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Transições Térmicas: Temperatura de Fusão Cristalina (Tm)

A Temperatura de Fusão interfere diretamente no uso do material

A fusão acontece em uma faixa de temperatura

No contexto dos polímeros e suas aplicações, o conceito de temperatura de fusão cristalina (Tm) é a temperatura na qual ocorre a fusão dos cristalitos, em polímeros semicristalinos, ou seja, é o ponto médio de uma faixa de temperatura de aquecimento onde desaparecem as regiões cristalinas. Na prática, essa temperatura corresponde ao máximo da curva de calorimetria diferencial de varredura (DSC) na fusão do material polimérico.

De fato, a temperatura de fusão cristalina dos polímeros deve ser tratada como uma faixa de temperatura, uma vez que os polímeros semicristalinos são constituídos de cristais de diferentes tamanhos, ou seja, com o aumento da temperatura, esses cristais vão se fundindo gradativamente. Com o ensaio de DSC, é possível avaliar a faixa de temperatura de fusão cristalina, pois o volume específico irá aumentar rapidamente, definindo uma mudança termodinâmica de primeira ordem.

Ainda com o ensaio de DSC, é possível quantificar a fase cristalina dos polímeros, pois quanto maior a fração volumétrica de cristais presentes na amostra, mais a curva se difere da curva padrão de um polímero amorfo.

Curva típica de DSC tm Fusão

Figura: Curva típica de DSC

O que pode alterar a Tm?

Alguns fatores estruturais são capazes de afetar a temperatura de fusão dos cristais, tais como: a presença de grupos rígidos na molécula irá promover a rigidez do polímero, e consequentemente, sua Tm será maior. A presença de polaridade na molécula também irá aumentar a Tm. Isso acontece, devido ao fato de que ela aproxima as cadeias tornando as forças secundárias mais fortes.

Além disso, é muito importante conhecer as propriedades térmicas dos polímeros semicristalinos antes de selecioná-lo para uma determinada aplicação, pois a cristalinidade é alterada próxima à temperatura de fusão, e dessa forma, a resistência à tração, módulo elástico e rigidez do material diminuem, limitando a utilização do mesmo em altas temperaturas.

 

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