Controle de qualidade de polímeros: Qual a sua importância e quais os principais ensaios utilizados?

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O controle de qualidade de materiais poliméricos é uma etapa importante para garantir maior segurança, economia, produtividade e satisfação em todo o processo de produção de polímeros.

Quais são as práticas recomendadas para implementar o controle de qualidade em polímeros?

É possível elencar diversas práticas capazes de garantir um melhor controle de qualidade de polímeros. Dentre elas estão a homologação de fornecedores, criação de uma especificação de qualidade e a realização de ensaios laboratoriais para garantir que a matéria-prima e/ou produto está dentro da especificação.

Quais são as técnicas utilizadas para isso?

Existe uma gama de ensaios laboratoriais capazes de atender diferentes objetivos dentro do controle de qualidade de polímeros.

Os ensaios mecânicos como o de tração, flexão e impacto, por exemplo, são essenciais para verificar requisitos mínimos e propriedades de produtos de diversos segmentos. Através destes ensaios é possível determinar se as matérias primas ou produtos acabados atendem os requisitos mínimos de resistência mecânica para desempenharem a aplicação necessária.

Alguns outros ensaios como os químicos, térmicos e microscópicos podem fornecer informações ainda mais detalhadas sobre o material de interesse. Um exemplo bastante comum é a homologação de fornecedores, onde ensaios como a Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) e a Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) podem ser empregados complementarmente para determinar se a matéria prima polimérica adquirida para a fabricação de um produto possui a mesma composição que aquela especificada para o fornecedor.

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Além destes ensaios, a Termogravimetria (TGA) e a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) também podem ser empregadas para identificar a presença de cargas inorgânicas na composição.

Outro tipo de objetivo atendido pelas análises químicas, e que é essencial para o controle de qualidade de plásticos, é a investigação de possíveis contaminações de materiais. Como por exemplo verificar a presença de metais pesados ou outros compostos indesejáveis na composição do material em questão. Esse tipo de determinação pode ser feita por técnicas  como ICP-OES, FTIR ou MEV-EDS.

Imagem ilustrativa de controle de qualidade em polímeros

Imagem ilustrativa de controle de qualidade em polímeros

Já as análises reológicas também cumprem um papel importante, uma vez que conhecer o comportamento do material no estado fundido, e principalmente durante o fluxo, é essencial para todos métodos de processamento utilizados na moldagem de produtos plásticos.

Como exemplo, podemos citar o ensaio para medida da viscosidade, onde é possível analisar a resistência ao escoamento de um determinado polímero, sendo possível obter informações importantes em estudos comparativos, como diminuição da massa molecular, quebra de cadeias poliméricas, degradação, enfim, características muito importantes para seleção de materiais e escolha dos parâmetros de processamento adequados, de forma a garantir a qualidade das peças poliméricas.

A Afinko Soluções em Polímeros realiza diversos ensaios que podem auxiliar no controle de qualidade de materiais poliméricos. Caso tenha interesse em realizá-lo entre em contato através do e-mail: contato@afinkopolimeros.com.br

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Como determinar a temperatura de trabalho de polímeros?

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A temperatura é um dos fatores que mais influenciam o uso dos materiais poliméricos. Conhecer a faixa adequada deste parâmetro para a aplicação de cada tipo de material é de extrema importância para um bom desempenho e prevenção de falhas.

Por que determinar a temperatura de trabalho dos polímeros?

A temperatura é um fator limitante no uso de polímeros em relação às demais classes de materiais. A maior parte dos polímeros não suportam temperaturas de trabalho muito elevadas, portanto é necessário determinar as faixas de temperatura onde estes materiais estão aptos à desempenhar boas propriedades, principalmente mecânicas.

termômetro em um becker

Figura: Imagem ilustrativa de um termômetro.

Polímeros amorfos perdem estabilidade estrutural quando atingem sua temperatura próximas à sua temperatura de transição vítrea (Tg). Já polímeros semicristalinos apresentam perda de estabilidade estrutural ao atingirem temperaturas próximas à sua temperatura de Fusão (Tm). Portanto, ter conhecimento sobre a faixa de temperatura onde estas transições térmicas ocorrem, é de extrema importância para determinar a faixa de temperatura de trabalho de cada tipo material.

Nós já escrevemos um texto sobre os polímeros amorfos e semicristalinos. Acesse já clicando no link: https://afinkopolimeros.com.br/polimero-cristalino-o-que-e-saiba-ja/)

Quais os problemas causados por uma temperatura inadequada de trabalho?

Quando um polímero é utilizado acima de sua temperatura de trabalho, ele fica susceptível a falhas mecânicas devido ao efeito da temperatura em sua estrutura molecular. O aumento da temperatura fornece energia ao material, fazendo com que as cadeias moleculares ganhem mobilidade, fazendo com que o módulo de elasticidade, por exemplo, reduza e, consequentemente, perda de propriedades mecânicas.

Além disso, temperaturas mais altas do que o recomendado pode acelerar o processo de degradação, causando problemas como a redução da massa molar dos polímeros e a alteração nos aspectos visuais, como mudança de cor, amarelamento, surgimento de manchas e alteração de brilho.

Da mesma forma, o uso do material em temperaturas abaixo do recomendado pode causar fratura frágil no produto, visto que, com a diminuição da temperatura, o material tende a se tornar mais rígido e perder em propriedades como a resistência ao impacto.

Quais ensaios são utilizados para determinar a temperatura de trabalho dos polímeros?

Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC)

A Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) é o principal ensaio utilizado para a determinar as regiões onde as transições térmicas do material ocorrem. O equipamento utilizado nesta análise é capaz de medir as variações energéticas, enquanto submete a amostra à uma varredura de temperatura em função do tempo.

Este ensaio torna possível identificar a faixa de temperatura onde ocorre a temperatura de transição vítrea (Tg) e a Fusão dos polímeros semicristalinos (Tm), ambas transições térmicas importantes para os materiais poliméricos. A partir destas informações é possível estipular uma faixa de temperatura adequada de trabalho para cada material, garantindo uma aplicação efetiva.

(Nós já escrevemos um texto sobre este ensaio no nosso Blog. Acesse já clicando no link: https://afinkopolimeros.com.br/dsc-o-que-e-e-para-que-serve/

Gráfico teórico de uma análise de DSC

Figura: Gráfico teórico de uma análise de DSC

Temperatura de Deflexão Térmica (HDT)

O ensaio HDT consiste em submeter a amostra polimérica à uma carga de flexão constante durante o aumento de temperatura a uma taxa de aquecimento pré-definida, padronizada por norma.

A Temperatura de Deflexão Térmica é determinante na estabilidade mecânica dos polímeros, uma vez que a temperatura de trabalho deve sempre ser inferior à ela.

Alguns aditivos têm influência preponderante na Temperatura de Deflexão dos materiais poliméricos. Vale ressaltar que aditivos como plastificantes, dependendo da quantidade utilizada, podem causar quedas consideráveis na HDT, reduzindo a temperatura de trabalho destes materiais.

A Afinko realiza os ensaios listados com o objetivo determinar a temperatura de trabalho de polímeros. Caso tenha interesse, entre já em contato pelo e-mail: contato@afinkopolimeros.com.br

 

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Como identificar uma mistura de polímeros?

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Identificar uma mistura de polímeros é um processo crucial em algumas situações. Os ensaios DSC e FTIR são bastante relevantes e trazem informações complementares para a análise.

A mistura de diferentes tipos de polímeros, é uma alternativa utilizada por vários produtores de resinas, uma vez que possibilita a obtenção de materiais com um melhor balanço de propriedades, atendendo requisitos para diversos tipos de aplicações.

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Porém, a natureza de cada constituinte, a proporção e a miscibilidade de cada fase são fatores que quando não escolhidos de maneira correta podem causar problemas de qualidade e desempenho em peças compostas por estes tipos de materiais.

como identificar polimeros

Figura: Imagem ilustrativa de mistura de polímeros.

 

Por que identificar uma mistura de polímeros?

Identificar uma mistura de polímeros é fundamental para controle de qualidade e homologação de fornecedores. Ao realizar as análises, é possível verificar se a amostra analisada é realmente aquela adquirida, evitando diversos problemas.

Um dos problemas está no fato de que nem todos os materiais são indicados para formar blendas, ou serem misturados. Isso pode ocasionar problemas de processamento e incompatibilidade, fazendo com que as propriedades finais da mistura polimérica sejam inferiores ou diferentes daquelas desejadas.

Existem relatos, por exemplo, de misturas de PVC com Poliacetal (POM) que, durante o processamento, causaram explosões que danificaram o equipamento, fazendo com que algumas peças voassem à metros de distância.

Quais ensaios são utilizados para determinar uma mistura de polímeros?

Ao se analisar uma possível mistura de polímeros, diferentes ensaios podem contribuir para a identificação de sua composição. Cada um desses ensaios fornece um tipo de informação, sendo uma complementar às outras e capaz de detalhar cada vez mais os componentes e sua morfologia. Dentre os mais utilizados estão:

Ensaio de Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC)

Esta análise térmica submete a amostra à uma varredura de temperatura em função do tempo, ao mesmo tempo que realiza medidas das variações energéticas que ocorrem neste processo. Como resultado do ensaio, uma curva com as transições térmicas ocorridas é gerada.

Desta forma, em alguns casos, dependendo da fração de cada polímero na composição e do ponto de fusão de cada um destes materiais, é possível extrair informações da curva gerada, confirmando se a amostra é constituída por uma mistura de polímeros.

 

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Espectrometria no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR)

A análise de FTIR permite a identificação dos grupamentos químicos presentes na amostra de acordo com os espectros de absorção da amostra, tornando-se uma ferramenta importante na investigação e identificação de misturas de polímeros, principalmente se utilizada em conjunto com outras técnicas, como por exemplo a análise DSC, já que uma delas

Nós já escrevemos um texto sobre esta análise.
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Microscopia Eletrônica de Varredura e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MEV e MET)

Por fim, no processo de identificação de misturas poliméricas, os microscópios eletrônicos, tanto MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura) quanto MET (Microscópio Eletrônico de Transmissão) podem fornecer dados sobre a compatibilização, dispersão da mistura, a morfologia e qualidade da interface.

A Afinko realiza estes ensaios com o objetivo de identificar misturas de polímeros.

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Fratura de peças poliméricas com fibra de vidro: quais as causas e como evitá-la?

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Os compósitos poliméricos feitos com a adição de fibra de vidro são responsáveis por aprimorar as propriedades termomecânicas de alguns produtos. Contudo, ocasionalmente, estes materiais ainda assim sofrem fraturas. Mas então quais as causas deste tipo de falha?

A formação de um compósito polimérico através da adição de materiais é um processo bastante utilizado por diversos tipos de indústrias na fabricação de seus produtos. As fibras de vidro são uma das principais cargas inorgânicas reforçativas e são incorporadas com o objetivo de incrementar algumas propriedades mecânicas e termomecânicas, como maior rigidez e resistência à fluência.

Figura: Imagem ilustrativa das fibras de vidro utilizadas como cargas de reforço.

Figura: Imagem ilustrativa das fibras de vidro utilizadas como cargas de reforço.

Quais os principais fatores que podem contribuir para a fratura de peças plásticas com fibra de vidro?

Orientação das fibras

A orientação das fibras dentro da matriz é um dos fatores que garantem propriedades mecânicas elevadas para algumas aplicações. Porém, por conta da anisotropia, fibras orientadas perpendicularmente à solicitação mecânica de tração ou flexão apresentam um desempenho menor.

Adesão das fibras à matriz polimérica

O sucesso da incorporação de fibras em matrizes poliméricas estã muito relacionado à existência de uma interface fibra/matriz de qualidade. Tal interface garante uma boa adesão entre a parte inorgânica (fibras) e orgânica (matriz polimérica), que é um importante requisito para que haja transferência de tensões da matriz para a fibra. Dessa forma, uma baixa adesão entre fibra e matriz faz com que as tensões não sejam transferidas totalmente da matriz para as fibras, não gerando o efeito de reforço esperado.

Tamanho das Fibras

As fibras aumentam a resistência de um material polimérico através de mecanismos de transferência de tensões. Um dos fatores preponderantes para uma fibra poder atuar como reforço é o seu comprimento. Para que ocorra uma transferência de tensões adequada, a fibra deve possuir um certo comprimento mínimo ou crítico, a partir do qual a fibra deixa de ser um concentrador de tensões e passa a reforçar o material polimérico. Por este motivo, toda atenção é necessária durante o processamento para que não ocorra quebra das fibras, e as mesmas não tenham seu desempenho comprometido ou mesmo passem a atuar como concentradores de tensão.

Teor de Fibras

O teor adequado de fibras de vidro incorporadas em um material polimérico depende das propriedades finais que se deseja alcançar no produto, do tipo de matriz polimérica e tipo de processo de moldagem a ser utilizado.

Por exemplo, baixos teores de fibras podem não ser suficientes para que se alcance as propriedades desejadas em alguns produtos. Por outro lado, um excesso de fibras pode tornar o material extremamente rígido e quebradiço.

Distribuição irregular das Fibras

O processo de mistura das fibras de vidro junto à matriz polimérica é um passo muito importante no desenvolvimento de compósitos. O mais adequado é que haja uma distribuição regular. Caso esta distribuição seja irregular, é possível que regiões tenham um teor maior de fibras do que outras, deixando o produto com propriedades irregulares ao longo da peça, de forma que essas heterogeneidades podem propiciar uma falha.

Como evitar este tipo de problema?

O primeiro passo para resolução deste tipo de problema é identificar a principal causa da falha. Existem diversos tipos de ensaios que podem ser utilizados para investigar as causas raízes deste tipo de problema. Dentre eles, temos:

Termogravimetria (TGA): Este é um dos principais ensaios utilizados para determinar o teor de cargas inorgânicas presentes em matrizes poliméricas. Trata-se de uma análise termoanalítica que mensura as variações de massa em relação ao aumento de temperatura. Através deste ensaio é possível determinar o teor de fibras de vidro (em massa) incorporadas em um compósito.

Microscopia Óptica: A microscopia óptica avalia a presença e a morfologia de aditivos e cargas nos polímeros através da interação com a luz. A partir deste ensaio é possível determinar o comprimento das fibras e muitas vezes avaliar como as fibras estão dispersas na matriz.

Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV): Já este tipo de microscopia utiliza a detecção da interação de um feixe de elétrons com a estrutura para gerar imagens com um grande aumento sema perda de nitidez. Através das imagens geradas é possível analisar a morfologia da microestrutura e obter informações muito relevantes sobre orientação, dispersão e distribuição, e adesão entre fibras e matriz polimérica.

A Afinko realiza todos os ensaios listados com o objetivo de investigar este tipo de problema em compósitos de fibra de vidros com matriz polimérica. Caso tenha interesse, entre já em contato pelo e-mail: contato@afinkopolimeros.com.br

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MEV: Entenda o que faz a Microscopia Eletrônica de Varredura?

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A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) é um tipo de microscopia em que um feixe de elétrons focalizado varre a superfície da amostra, interagindo com a matéria, gerando diferentes tipos de sinais que podem oferecer informações sobre a morfologia e composição química do material.

O princípio de funcionamento do ensaio está relacionado com a interação entre os elétrons e a matéria. O microscópio Eletrônico de Varredura contém uma fonte geradora de um feixe de elétrons que é disparado continuamente na amostra durante o ensaio, realizando uma varredura em sua superfície.  Assim, através de um detector presente no equipamento, é possível analisar as energias dos elétrons durante a interação dos mesmos com a superfície, que são interpretadas pelo equipamento e geram imagens com alta definição como no exemplo abaixo.

Imagem do ensaio mev

Imagem do ensaio mev

A formação das imagens no MEV pode ser dada de duas formas: através dos elétrons secundários e dos elétrons retroespalhados. As imagens geradas pelos elétrons secundários, de baixa energia, são formadas através da excitação dos elétrons da camada mais externas dos átomos das amostras pelo feixe de elétrons e são totalmente fiéis ao relevo da amostra.

Já no caso dos elétrons retroespalhados, de alta energia, a imagem formada fornece diferentes informações, pois além do contraste em função do relevo, é possível se obter contraste em função do número atômico dos elementos químicos presentes na amostra analisada, onde as regiões mais claras da imagem representam elementos químicos mais pesados.

Quais são as informações obtidas com o MEV?

Através das imagens geradas pelo MEV é possível realizar diversos tipos de análises em polímeros, tanto estruturais quanto químicas.

Em relação às análises estruturais, é possível obter informações morfológicas como: orientação e qualidade da interface de fibras de reforço, a interface entre matriz e fase dispersa de blendas imiscíveis, presença de impurezas, bolhas, trincas, superfícies irregulares, entre outras coisas.

E quanto às químicas?!

Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS)

Além da imagem gerada pelo Microscópio Eletrônico de Varredura, uma outra técnica é bastante utilizada de forma acoplada ao microscópio, a Espectroscopia por Energia Dispersiva, que permite detectar elementos químicos na superfície da amostra.

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Para essa análise, é acoplado ao MEV um analisador de Raios X, para que as frequências da radiação liberadas no espectro do Raio x sejam analisadas. O princípio desse ensaio é baseado na análise dos fótons liberados pelos átomos da amostra quando o feixe de elétrons do equipamento se choca com a sua superfície. Isso é possível pois cada elemento químico libera fótons com frequências específicas. Os resultados são apresentados na forma de um espectro de energia versus intensidade relativa dos picos, como na imagem abaixo:

Espectro do ensaio EDS realizado no MEV

Figura: Espectro utilizado para identificação de elementos no MEV.

MEV na Análise de Falhas

Em relação à Análise de Falhas de peças poliméricas, o MEV é amplamente utilizado. As imagens formadas através de Microscopia Eletrônica de Varredura permitem que se determine o tipo de fratura sofrida pela amostra, diferenciando fraturas dúcteis de frágeis, além de elencar diversos fatores que podem ter causado a falha do material.

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Outro tipo de informação que se pode obter no MEV dentro do estudo de análise de falhas é a distinção entre cargas inorgânicas e a matriz polimérica. Esta análise é interessante visto que uma má dispersão das cargas ou uma interface de baixa qualidade pode ser responsável pelo início de uma fratura frágil que ocasionará a falha prematura do material.

Abaixo temos um exemplo de imagem feita no MEV de uma fratura gerada por degradação química:

Imagem de fratura feita pelo MEV.

Figura: Imagem de uma fratura obtida pelo MEV.

A Afinko Soluções em Polímeros realiza a Microscopia Eletrônica de Varredura em diversos tipos de amostras. Caso tenha interesse em realizá-lo entre em contato através do e-mail: contato@afinkopolimeros.com.br

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Como determinar a presença de contaminantes em polímeros?

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A presença de contaminantes em polímeros pode ser determinada em duas etapas. Na primeira etapa é confirmado a existência ou não de um contaminante. Na segunda, é possível determiná-lo ou identificar a sua natureza química.

 

Os polímeros podem ser contaminados por diversas substâncias: orgânicas, inorgânicas e até metálicas. Isso pode vir a ocorrer, por exemplo, em alguma etapa da cadeia de produção do material, desde sua obtenção, síntese e até em alguma fase do processamento de moldagem.

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Por que identificar a contaminação em polímeros?

Esse é um fenômeno indesejado, uma vez que pode causar, dependendo do contaminante, a perda ou alteração das propriedades desempenhadas pelo material, prejudicando sua aplicação. Logo, a identificação de uma possível contaminação torna-se um fator crucial para que se possa buscar uma forma de impedir que ela ocorra novamente.

Outro fator pelo qual a identificação da contaminação é importante, é em relação a toxicidade do material. Alguns contaminantes podem ser tóxicos e inviabilizar sua aplicação, caso seja constatada a sua presença em alguns materiais. Como é o caso das embalagens alimentícias, que podem intoxicar alimentos durante a aplicação, na presença de alguns tipos de contaminantes.

MEV, utilizado na identificação de contaminantes em polímeros

Figura: Imagem microscópica utilizada na identificação de contaminantes. Fonte: Acervo Próprio

Quais ensaios são capazes de identificar a contaminação de materiais?

Podemos dividir os ensaios em duas categorias: os que irão identificar a presença dos contaminantes e os que vão nos dar informações sobre sua natureza química.

Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC)

A técnica DSC consiste em submeter a amostra a uma varredura na temperatura, em uma faixa pré-definida e, através das variações de entalpia pode-se determinar algumas transições térmicas, que ocorrem em faixas de temperaturas específicas para cada polímero puro.

Portanto, caso o polímero em questão contenha na composição a presença de outro material polimérico indesejado, o DSC será capaz de identificar as transições térmicas de ambos durante o ensaio. Tornando possível constatar a presença de mais de um polímero na composição, e assim, evidenciando uma contaminação.

Termogravimetria (TGA)

Já o ensaio de Termogravimetria (TGA) analisa a perda de massa em função da variação da temperatura e/ou do tempo. Graficamente, quando existe a presença de mais de um tipo de material polimérico, haverá mais de uma região de decomposição, que também se apresenta em temperaturas específicas para cara material puro.

Além de evidenciar a presença de mais de um polímero na composição, é possível analisar também a presença de contaminantes orgânicos e quantificar o percentual mássico desse tipo de composto na amostra. Assim como a análise DSC, a Termogravimetria não identifica os contaminantes, apenas evidencia sua presença na composição.

(Nós já escrevemos um texto completo sobre a Termogravimetria.
Acesse já pelo link: https://afinkopolimeros.com.br/o-que-e-o-ensaio-de-termogravimetria-tga/)

Resgultado do Ensaio TGA utilizado para identificação de contaminantes

Figura: Ensaio TGA utilizado para identificação de contaminantes. Fonte: Acervo Próprio

Espectroscopia no Infravermelho (FTIR)

Já a Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) é uma análise química que pode ser utilizada para a identificação de contaminantes nas amostras em estudo. Esse ensaio submete a amostra à ondas do espectro do infravermelho, e analisa quais comprimentos específicos dessas ondas foram absorvidos pelos grupamentos químicos que compõe a amostra.

Como cada grupamento químico absorve a onda em uma frequência característica, é possível através da comparação com referências, identificar e quantificar a presença de grupamentos específicos que fornecem informações sobre a composição da amostra, contribuindo para a identificação de contaminantes.

Cromatografia Gasosa (GC-MS)

A cromatografia gasosa também é um ensaio capaz de contribuir na identificação de contaminantes, principalmente ao se tratar de compostos voláteis orgânicos de baixa e média massa molar e polaridade. Essa técnica utiliza uma fase móvel gasosa que através de um fluxo, arrasta os compostos e os separa por diferentes pontos de ebulição, através da fase estacionária do equipamento (coluna) que pode ser sólida ou líquida.

Na saída da fase estacionária, há detectores capazes de identificar os compostos, bem como suas quantidades (dependendo da metodologia de extração utilizada).

Além do GC-MS, existem mais 2 tipos de Cromatografia.
Saiba mais agora: https://afinkopolimeros.com.br/3-tecnicas-de-cromatografia-mais-usadas/

Resultado GC-MS

Figura: Resultado do Ensaio GC-MS usado para identificação de contaminantes

Microscopia (MEV-EDS)

Já o MEV-EDS é um ensaio realizado no Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) onde se realiza um procedimento de Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS). Nesse ensaio além da imagem da superfície, obtida pelo MEV, é observado o espectro gerado pela energia dispersiva dos raios X, da área analisada.  Assim, é possível identificar a morfologia da superfície do polímero, bem como a microanálise qualitativa feita por EDS, que identifica a presença de elementos químicos específicos na amostra. É possível também, determinar a porcentagem mássica de cada elemento na análise. Podendo então, identificar contaminação por metais e por compostos inorgânicos.

A Afinko Soluções em Polímeros, realiza todos os ensaios para determinar a presença de contaminantes em polímeros.

Caso tenha interesse em realizá-los, entre em contato através do e-mail:  contato@afinkopolimeros.com.br

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Nós recomendamos:

E-book de Identificação de Plásticos e Borrachas – Afinko Soluções em Polímeros

Técnicas de Caracterização de Polímeros – Sebastião V. Canevarolo Jr. – Ed. Artliber – 2014

 

Quais cuidados devem ser tomados ao limpar a superfície de peças poliméricas com álcool?

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A limpeza de superfícies com álcool faz parte de um hábito muito comum e de extrema importância para a higiene e principalmente em relação à saúde. Porém você sabia que alguns materiais são solúveis nesse tipo de composto orgânico e podem sofrer danos através dessa aplicação?

O hábito de aplicar produtos derivados de álcool, como por exemplo o próprio álcool gel, é bastante comum quando se fala sobre limpeza. Principalmente em momentos onde há riscos iminentes de contaminação, seja no trabalho ou em ambientes comuns.

O álcool é um muito importante quando tratamos da desinfecção não só de algumas partes do corpo, como as mãos, mas também de superfícies de objetos de uso pessoal ou comum. Esse composto orgânico apresenta propriedades microbicidas muito relevantes na prevenção de doenças e contaminações e, além disso, é de fácil acesso.

(Antes de continuar lendo, acesse o link e faça já o download do e-book gratuito sobre Identificação de plásticos e borrachas:https://afinkopolimeros.com.br/e-book-identificacao-de-materiais/)

Porém, é importante saber que alguns materiais poliméricos são vulneráveis ao contato com o álcool. Isso ocorre porque cada polímero apresenta certa susceptibilidade à determinados tipos de solventes químicos. Ou seja, cada polímero é solúvel em solventes específicos, e insolúvel em outros.

Mas como ocorre esse mecanismo?

Para responder essa pergunta, é importante ressaltar que apenas os polímeros classificados como termoplásticos podem ser solubilizados por algum tipo de composto químico. Logo, os polímeros termofixos e elastômeros (apenas os que possuem ligações cruzadas) não apresentam solubilidade quando em contato com solventes.

(Se você não sabe o que é um polímero termoplástico, nós já escrevemos um texto sobre isso:  https://afinkopolimeros.com.br/termoplasticos-e-termofixo-entenda/)

Os polímeros termoplásticos, têm suas cadeias poliméricas ligadas entre si através de ligações secundárias. Essas ligações secundárias são forças de atração que se manifestam através da aproximação das cadeias. Quando algum composto orgânico, quimicamente apto a solubilizar um polímero específico, entra em contato com a superfície do mesmo, tem a capacidade de vencer essas ligações secundárias, responsáveis por tornar um polímero sólido, e se posicionam entre as cadeias poliméricas.

Ou seja, o solvente de um polímero, é um composto capaz de fazer com que a interação polímero-polímero seja enfraquecida. Esse processo faz com que o polímero perca algumas propriedades, principalmente as mecânicas, já que com o enfraquecimento e extinção das forças secundárias entre as cadeias, o estado sólido do polímero pode ser comprometido, junto as suas propriedades e sustentação mecânica.

E quais materiais podem ser atacados pelo álcool?

Um dos polímeros de uso comum que pode ser afetado pelo contato com álcool é o Policarbonato. Como explicado anteriormente, o álcool (etanol) é um bom solvente para o Policarbonato e assim tem a capacidade de dissolvê-lo. A pureza do solvente utilizada influencia bastante na capacidade de dissolução, porém sua aplicação, mesmo em menores concentrações, como álcool 70%, por exemplo, pode causar danos superficiais e mesmo a drástica perda de propriedades e integridade estrutural.

O Policarbonato tem diversas aplicações, sendo um dos principais materiais utilizados, por exemplo, na produção de lentes oftálmicas. Ambos também são utilizados na forma de chapas, responsáveis por substituir, em alguns casos, o vidro, aplicado em coberturas, faróis automotivos, entre outros produtos.

Cuidados ao limpar polímeros com álcool

 

Quais ensaios podem contribuir para a prevenção do problema?

 Para se obter a dimensão de possíveis danos causados pela aplicação desse tipo desse tipo de produto químico sobre alguns materiais, pode-se realizar um ensaio de resistência química, onde se avalia a estabilidade do material em relação a um possível ataque químico.

Outro ensaio que pode ser realizado é a análise de resistência mecânica após imersão. Nesse caso avalia-se o comportamento mecânico do material em questão após uma exposição do mesmo a um possível ataque químico.

Em alguns casos, dependendo qual o material em questão o ensaio de stress cracking também pode ser aplicado para a análise do comportamento e a identificação de possíveis falhas.

A Afinko Soluções em Polímeros realiza todos esses ensaios. Se você tem interesse em realizar alguns desses ensaios, entre em contato pelo e-mail: contato@afinkopolimeros.com.br

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Intempéries: é possível um polímero resistir?

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As intempéries são um dos grandes causadores de degradação de materiais poliméricos.

Plásticos são comumente utilizados em aplicações em que são expostos ao sol e chuva. Brinquedos em playground, decks, móveis de jardim, dentre outros, são exemplos os quais os plásticos substituíram materiais como madeira e metal. Dentre os diversos motivos dessa substituição, a redução do peso, do custo e a durabilidade do material são fatores importantes.

Apesar dos polímeros, em sua maioria durarem mais, a escolha do polímero ideal para aplicações externas é fundamental. Isso se deve ao fato de que nem todo polímero reage da mesma forma quando exposto às intempéries. A maioria dos polímeros sofrem degradação quando expostos a essas condições. Entretanto alguns deles são mais resistentes.

Nós falamos sobre a degradação neste texto aqui: https://afinkopolimeros.com.br/degradacao-dos-plasticos/

A resistência ao intemperismo pode ser analisada através do ensaio de Envelhecimento Acelerado.
Nós explicamos mais sobre este ensaio neste texto aqui: https://afinkopolimeros.com.br/weatherometer-envelhecimento-acelerado/

Cadeira Exposta ao Sol

Cadeira Exposta a intempéries

O que torna um polímero resistente às intempéries?

A estrutura química do material é fundamental. Assim, termofixos curados tendem a possuir maior resistência por possuírem estrutura reticulada. Quando as cadeias estão assim organizadas, é necessária uma maior quantidade de energia para que o material sofra degradação.

Além da estrutura química, o uso de aditivos como estabilizadores de UV e negro de fumo são muito utilizados para melhorar a performance do produto em ambientes externos.

Por fim, também é muito comum pintar o produto final com uma camada de tinta. Assim, com esta camada, os raios UV e a chuva não atingem diretamente o produto, aumentando assim a sua durabilidade.

Antes de continuar lendo, acesse o link e faça já o download do e-book gratuito sobre Identificação de plásticos e borrachas:https://afinkopolimeros.com.br/e-book-identificacao-de-materiais/

A Afinko realiza o ensaio de envelhecimento acelerado, ou ensaio de intemperismo, em peças poliméricas de qualquer seguimento da indústria.

Caso tenha interesse em realizar o trabalho conosco, entre em contato: https://afinkopolimeros.com.br/contato

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ACME Plastics
Osborne Industries

Qual a importância da seleção de materiais?

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Em meio a tantas opções de materiais, escolher o melhor para ser aplicado em um determinado projeto se torna algo extremamente difícil.

A ciência não para de descobrir e desenvolver novos materiais. Isso faz com que a escolha de um material adequado para determinado projeto fique cada vez mais difícil.  Entretanto, essa escolha é parte fundamental do projeto.

Qual a importância?

O sucesso do produto final depende fortemente do material utilizado. A escolha errada deste pode causar falha prematura do produto, bem como um produto superdimensionado será custoso para o projeto. Para ambos os casos, a escolha errada será refletida em custos e na segurança do usuário.

Assim, a seleção de materiais pode ser executada pensando em diferentes objetivos. Por exemplo:

  • Redução de custos;
  • Novas condições de serviço;
  • Novo processamento;
  • Redução de peso;

Dentre outros.

Mapa de Ashby – Um dos principais diagramas utilizados na seleção de materiais

Mapa de Ashby – Módulo Elástico (Young) x Densidade, com IM’s. Fonte: sciencedirect

Como é realizada?

Para que seja possível chegar em uma lista de prováveis materiais que podem ser utilizados no projeto, podem ser utilizados os “Mapas das Propriedades dos Materiais”, conhecidos como Mapas de Ashby, que foi quem inicialmente desenvolveu o mesmo.

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Estes mapas procuram agrupar todas as famílias de materiais cujas coordenadas compõem Índices de Mérito (ou de desempenho). Em geral, o agrupamento dos materiais nos mapas faz com que seja necessário o uso de escalas logarítmicas, ocasionando uma perda de definição, que é compensada ampliando-se regiões do mapa.

O índice de mérito (IM), em vermelho no mapa acima, é uma fórmula algébrica que expressa uma relação entre duas propriedades ou características. A partir disso, quanto maior o IM, mais adequado é o material para aquela função planejada.

Tem algum projeto e não sabe qual material usar?
A Afinko Soluções em Polímeros presta consultoria na seleção de materiais. Caso tenha interesse, entre em

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Nós recomendamos:

Science Direct
Michael Ashby – Seleção de Materiais no Projeto Mecânico

Como determinar uma contaminação em um polímero?

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Afinal, a contaminação de um produto pode ser detectada?

Contaminações em produtos poliméricos nem sempre são bem-vindas. Em geral elas podem alterar diferentes propriedades (térmicas, mecânicas, reológicas, etc) de matérias-primas e produtos acabados.

Caso isso esteja acontecendo, fique atento ao que vem a seguir!

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Mas antes, você já pensou em realizar um curso de Análise de Falhas em Materiais e Produtos Poliméricos?

Neste curso você irá estudar técnicas que podemos aplicar para diversos tipos de situações em que produtos e/ou matérias-primas quebram ou apresentam defeitos.

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Sim! É possível!

Para isso, utilizamos técnicas que nos permitem analisar e, quando possível, comparar o material puro (sem contaminante) com o material contaminado.

Podemos utilizar, por exemplo, o Ensaio de DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial) . Com os resultados desta análise é possível, entre outras avaliações, verificar a presença de possíveis contaminantes voláteis e/ou outro material polimérico.

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Outra análise possível de ser realizada é de a TGA (Análise Termogravimétrica).

Neste ensaio, a perda de massa (decomposição) é monitorada durante uma faixa de temperatura responsável por aquecer o material. Quando há mistura de materiais que apresentem decomposição distintas é possível detectar e quantificar os diferentes materiais presentes na amostra analisada. Ressalta-se que não se trata de uma técnica de identificação. Na figura abaixo vemos as curvas de TGA para o polipropileno (PP), polietileno (PE) e para a mistura de ambos.

Curvas TGA referentes a determinação da contaminação de polímeros

Figura: Curvas de TGA para o polipropileno (PP), polietileno (PE) e para a mistura de ambos

Mas qual contaminante?

Os ensaios acima são capazes que constatássemos a contaminação, ou seja, responsáveis por nos dar informações quantitativas dos elementos presentes no material. Porém além de se quantificar o composto contaminante, também é interessante e em alguns casos, até mesmo crucial que se identifique a natureza de substâncias indesejadas. Então, como descobrir qual é o contaminante?

Para isso, podemos utilizar análises químicas e microscópicas.

A primeira técnica que vamos falar é a de FTIR (Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier).  O resultado desta técnica é detecção de grupamentos químicos. Portanto, através destes resultados é possível a identificação de materiais (desde que estejam em concentrações detectáveis), verificar a presença de degradação, e em alguns casos, quando se tem um padrão/referência determinar se há a contaminação e qual o teor da mesma. Para esta técnica temos capacidade de fazer análises pontuais em partículas da ordem de micrometros.

Falamos mais sobre o ensaio de FTIR neste texto aqui: https://afinkopolimeros.com.br/o-que-e-analise-de-ftir/

Outra técnica analítica que podemos usar é GC-MS (Cromatografia Gasosa Acoplada à Espectrometria de Massas). Nela é realizada a separação de substâncias químicas de baixa e média polaridade presentes numa amostra complexa, onde cada substância separada possui um espectro de massas. A comparação dos espectros de massas com bancos de dados possibilita a identificação de aditivos e/ou contaminantes.

Não lembra o que é o Ensaio de Cromatografia? Clique no link e relembre: https://afinkopolimeros.com.br/3-tecnicas-de-cromatografia-mais-usadas/

No caso de contaminantes não orgânicos, podemos utilizar a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada a análise química de EDS (Energy Dispersive Spectroscopy – Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios-X). Com esta técnica podemos verificar tanto a morfologia e tamanho do contaminante (partícula, fibras, etc) bem como determinar os elementos químicos presentes no mesmo. Na figura abaixo podemos verificar as fibras presentes na amostra e também uma partícula (B) na qual foi realizada análise química.

E ai? Tem algum material contaminado? Então, entre em contato conosco para que possamos lhe auxiliar!
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