Termoplásticos vs Termofixos: Entenda as 3 principais diferenças!

Popularmente existe o hábito de nomear de “plástico” todos os materiais compostos por polímeros. Porém nem todos os polímeros podem ser chamados assim. Entenda a diferença entre  termoplásticos e termofixos.

A classificação de materiais poliméricos entre Termoplásticos e Termofixos é uma das mais comuns na ciência dos polímeros. Essa divisão aparentemente simples, nos diz muito sobre a estrutura molecular do material em questão e sobre o seu comportamento térmico. Além disso, o que torna um material polimérico reciclável está diretamente relacionado com essas duas definições.

Qual a principal diferença entre termoplásticos e termofixos?

1. A estrutura química

Em relação a estrutura química, os polímeros classificados como termoplásticos são aqueles que contém em sua estrutura apenas ligações secundárias fracas, unindo as cadeias poliméricas umas com as outras. Um exemplo desse tipo de ligações que ocorrem nessas estruturas são as Forças de Van der Waals.

Já os polímeros classificados como termofixos, por outro lado, contém ligações primárias fortes entre suas cadeias. Dessa forma, entre suas cadeias há ligações com a mesma intensidade de força presente nas cadeias principais. Porém no caso das cadeias principais, essas ligações são responsáveis por unir os meros e no caso das ligações secundárias, as mesmas tem a função de unir as cadeias entre si.

2. O comportamento térmico

Por conta da diferença entre as duas estruturas apresentadas acima, os polímeros termoplásticos no estado sólido, ao serem aquecidos a uma temperatura suficiente alta para vencer a energia dessas ligações, são capazes de se tornar líquidos viscosos, possibilitando a moldagem de uma gama enorme de peças e produtos com formatos variados. Ao serem resfriados novamente, as ligações secundárias se formam quando um certo nível de energia é atingido entre as cadeias e os termoplásticos voltam a ser sólidos. Esse processo de aquecer, moldar e resfriar pode ser repetido infinitas vezes.

Já no caso dos polímeros conhecidos como termofixos, cuja a estrutura também já foi detalhada acima, não são capazes de serem conformados novamente a partir de um novo aquecimento. Isso ocorre porque após serem moldados pela primeira vez no formato de um produto, não podem ser conformados novamente a partir de um novo aquecimento, pois os mesmos contem com ligações primárias fortes entre suas cadeias, impossibilitando tal processo.

Dessa forma, um novo aumento da temperatura é responsável por gerar a  quebra de todas as ligações primárias presentes, e isso é válido tanto para as que são responsáveis por ligar as cadeias entre si (intermoleculares) quanto as que tem como finalidade ligar os meros para formar as cadeias (intermoleculares). porém tais ligações primárias não se formam novamente, tornando impossível uma remodelagem nesse tipo de material.

Você sabe o que é um polímero? Confira em: https://afinkopolimeros.com.br/o-que-sao-polimeros/

 

Imagem de termoplasticos e termofixos

Imagem: diferente tipos de polímeros.

3. A reciclagem

Dentre os polímeros comerciais mais utilizados no mundo, a grande maioria pode ser submetida ao processo de reciclagem tradicional, onde ocorrerá um novo aquecimento a fim de possibilitar o processamento e moldagem desses materiais. Logo, de acordo com as definições e diferenças entre termoplástico e termofixos, podemos concluir que apenas os polímeros termoplásticos podem passar pelo processo tradicional de reciclagem. Já os polímeros termofixos não podem ser reciclados por processos tradicionais pois um novo aquecimento ocasionaria apenas a degradação do material não possibilitando sua remodelagem.

Com isso, uma alternativa sustentável e economicamente viável para produtos de polímeros termofixos é o reuso, através da incorporação dos mesmos a outros materiais, já que um reprocessamento através da reciclagem tradicional é um processo inviável para essa classe de materiais poliméricos.

A Afinko Soluções em Polímeros realiza diversos ensaios destinados a polímeros termoplástico e termofixos. Caso tenha interesse entre em contato conosco através do e-mail: contato@afinkopolímeros.com.br ou pelo telefone: (16) 3307-8362.

Gostou da matéria?

Confira muitas outras: https://afinkopolimeros.com.br/blog

Siga a gente nas redes sociais: https://www.facebook.com/afinkopolimeros

Emissão de Formaldeído: entenda as 3 principais dúvidas sobre esse composto!

Emissão de formaldeído é um dos ensaios mais requisitados por diversas indústrias.

1. O que é o Formaldeído?

O nome oficial desse composto é, segundo a IUPAC, Metanal. O formaldeído puro não é comercializado devido a sua rápida polimerização. Por conta disso, Esse composto químico é fornecido diluído em metanol. Portanto, encontra-se formaldeído comercial adicionado à solução para inibir essa característica viabilizando, desta forma, a sua utilização em diversos processos industriais utilizados por diversos setores industriais.

O formaldeído é o aldeído mais abundante na natureza. É caracterizado por uma fórmula molecular simples, como pode ser visto na Figura 1. É um gás incolor com odor irritante, sufocante e característico, sendo possível detectá-lo  até mesmo em baixas concentrações. Quando esse composto está presente em uma solução aquosa é denominado formol.

Formaldeído

2. Onde o formaldeído é aplicado?

Esse composto orgânico é utilizado em diversos setores da indústria. Alguns exemplos dessa de industrias que utilizam formaldeído em seus produtos são: Cosméticos, agricultura, indústria têxtil, borracha, cimento, indústria de papel e fabricantes de tintas e vernizes. Além disso, o formol é muito utilizado em laboratórios, onde é empregado com a função de conservar propriedades químicas e físicas de materiais biológicos,. Já em hospitais, esse composto age  como agente bactericida, estabilizante e também como desinfetante para a higienização de salas cirúrgicas e outros ambientes controlados biologicamente.

Este composto orgânico também pode ser utilizado na função de agente intermediário, como por exemplo na produção industrial de produtos químicos, como o 1,4-butanediol, diisocianato de 4,4-difenilmetado, utilizado na síntese de poliuretanos, pentaerititritol, utilizados na fabricação de colas e hexametilenotetramina. Além disso, também se produz um polímero composto de uréia-formaldeído que é muito utilizado na indústria de painéis compensados (MDF e MDP) que abastecem a indústria moveleira. No geral, o formaldeído está presente em muitos produtos de consumo, como cosméticos, papéis com brilho e fotografias a cores, etc.

3. Por que avaliar a emissão?

O principal fator para que se avalie-se o teor de formaldeído em alguns materiais são os riscos à saúde. Sabe-se que o formaldeído contribui para o surgimento de algumas doenças, como câncer de nasofaringe e leucemia. Além disso, a substância também pode causar alguns outros problemas, principalmente respiratórios, já que a principal porta de entrada do formaldeído em nosso organismo é por inalação, podendo também ter outras formas de entrada no organismo humano.

O vapor em baixas concentrações é responsável por causar irritação nas mucosas do nariz, na garganta e também nos olhos. Já em altas concentrações pode causar reações como falta de ar, salivação excessiva, espasmos musculares involuntários, danos à córnea, coma e até mesmo morte. Quando em contato com a pele, a presença de formaldeído pode provocar aspereza, necrose, falta de sensibilidade, dermatite, desidratação, rachaduras e também ulcerações.

Devido a essas circunstâncias, certas cautelas devem ser tomada pelas empresas que fabricam, distribuem e comercializam produtos que contém formol em sua composição. Os setores industriais já mencionados anteriormente são responsáveis por fazer constantes ensaios com a intenção de avaliar a emissão dessa substância de seus produtos. Por se tratar de um composto que pode gerar diversos tipos de danos à saúde de quem tem contato direto com o mesmo, existem algumas normas específicas responsáveis por determinar metodologia e faixas aceitáveis de emissão, regulamentando, desta forma, a presença de formaldeído em diversos tipos de produtos.

A Afinko Soluções em Polímeros realiza o Ensaio de Emissão de Formaldeído. Atendemos algumas normas como: PV3935, STD 429-0002 e VW50180.

Tem interesse em realizar este ensaio?
Entre em contato conosco pelo nosso telefone ou pelo e-mail: contato@afinkopolimeros.com.br

Gostou da matéria?

Confira muitas outras: https://afinkopolimeros.com.br/blog

Siga a gente no Facebook: https://www.facebook.com/afinkopolimeros

Intempéries: é possível um polímero resistir?

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.

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

Gostou da matéria?

Confira muitas outras: https://afinkopolimeros.com.br/blog

Siga a gente no Facebook: https://www.facebook.com/afinkopolimeros


Nós recomendamos:

ACME Plastics
Osborne Industries

Blendas Poliméricas: O que são e como são classificadas?

Blendas são muito utilizadas na indústria de polímeros por possuírem propriedades físicas diferentes dos polímeros puros.

Consideradas uma mistura de polímeros, através delas é possível obter propriedades que os polímeros puros não possuem.

Mas antes de entendermos o que é uma blenda, você já leu nossa matéria sobre as diferenças entre as propriedades mecânicas e químicas? Não?!

Leia agora: https://afinkopolimeros.com.br/ensaios-fisicos-quimicos/

O que é uma blenda?

Blendas poliméricas são misturas mecânicas de diferentes plásticos, em que, na maioria dos casos, não há reação química entre eles.

Elas são preparadas visando a obtenção de materiais com um balanço de propriedades mais equilibrado em casos que polímeros puros utilizados isoladamente não atendem aos requisitos necessários. O exemplo mais comum é a utilização de materiais rígidos e com resistência mecânica, e que ao mesmo tempo possuam elevada resistência ao impacto. Além disso, a mistura entre dois ou mais polímeros é considerada uma alternativa econômica para o desenvolvimento de novos materiais, quando comparada à síntese de novos polímeros – ou copolímeros –, cujo custo é mais elevado.

Quando se selecionam polímeros para a produção de uma blenda, dois fatores importantes devem ser considerados, a miscibilidade e a compatibilidade, os quais norteiam o desenvolvimento e a aplicação de novos materiais poliméricos.

Microscopia de uma blenda polimérica. Imagem realizada pela Afinko

Figura: Microscopia de uma blenda polimérica. Imagem realizada pela Afinko.

Como as blendas são classificadas?

As blendas podem ser divididas em três categorias:

  • Imiscíveis: caracterizadas por apresentarem uma morfologia com separação de fase. Apresentam alta tensão interfacial e fraca adesão entre as fases, resultando em baixas propriedades. Para contornar isso, uma série de compostos denominados de agentes compatibilizantes podem ser utilizados.
  • Compatibilizadas: São blendas poliméricas imiscíveis que apresentam propriedades físicas macroscopicamente uniformes. Isso acontece devido à interação química forte (mas sem reação) entre os polímeros que compõe a blenda, proporcionando uma forte adesão entre as fases.
  • Miscíveis: São blendas poliméricas que apresentam apenas uma fase em sua estrutura.

Podemos misturar qualquer polímero?

Infelizmente nem todos os materiais são indicados para formar blendas entre si. Podem ocorrer problemas de processamento, e principalmente incompatibilidade, ou seja, as propriedades finais da blenda serem inferiores àquelas dos polímeros puros constituintes, não gerando o efeito sinérgico desejado. Há relatos de misturas de PVC com Poliacetal em que houveram explosões que danificaram o equipamento, fazendo com que algumas peças voassem à metros de distância.

A Afinko realiza ensaios em blendas poliméricas para descobrir sua composição ou analisar suas propriedades mecânicas, químicas ou físicas.

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

 

Gostou da matéria?

Confira muitas outras: https://afinkopolimeros.com.br/blog

Siga a gente no Facebook: https://www.facebook.com/afinkopolimeros

 

 

Como Evitar a Contração Pós-Moldagem

Contração pós-moldagem é um processo natural dos polímeros.

Todo produto compostos por materiais poliméricos sofre contração, principalmente através algum processamento ao qual tenha sido submetido. Isso é um processo natural devido a termodinâmica relacionada estrutura de suas moléculas. Em geral, materiais que possuem maior cristalinidade possuem maior contração após a moldagem. O contrário também é valido, quando materiais amorfos apresentam uma contração menor após processados.

Não lembra o que é um material semicristalino? Relembre agora: https://afinkopolimeros.com.br/cristalizacao-de-polimeros-o-que-e/

Por que a contração acontece?

Como mencionado acima, a estrutura cristalina do material é uma das grandes responsáveis pela contração. A diferença entre cristalinos e amorfos é devido ao fato de que no resfriamento a estrutura molecular dos materiais semicristalinos se ordena formando a fase cristalina, sendo essa uma região mais ’empacotada’ que as demais. Sendo essa fase possui mais empacotada e mais densa que a fase amorfa do polímero. Porém, os polímeros não cristalinos mantêm a estrutura amorfa mesmo a temperaturas muito baixas. Devido a este fato resulta em uma contração geral muito menor nos materiais amorfos, quando comparado aos semicristalinos, e consequentemente diminuição do volume específico.

Já baixou nosso e-book sobre os 6 problemas na moldagem por injeção?
Baixe agora: https://afinkopolimeros.com.br/os-6-maiores-problemas-da-injecao/

Quais são as possíveis soluções?

Existem diversos motivos pelo qual a contração pode acontecer durante o processamento por injeção, por exemplo. Aqui vamos listar alguns deles e suas possíveis soluções.

Um dos principais motivos, relacionados a processamento, que podem ocasionar uma contração indesejada no produto final é a temperatura. Muitas vezes a temperatura do canhão e/ou do molde estão maiores do que os valores adequados. Com isso, pode ser conveniente para o processo tentar diminuir essas temperaturas para reduzir a contração, sem que isso ocasione algum outro problema de processamento. Além disso, o tempo de resfriamento do material dentro do molde não pode ser tão longo.

Outro motivo é a pressão de injeção e de recalque. No caso, caso esteja acontecendo uma grande contração, é interessante aumentar essas pressões para injetar mais material para compensar na hora da injeção.

Por fim e não menos importante, a escolha do material. Como dito no começo deste texto, diferentes materiais possuem diferentes contrações pós-moldagem. Com isso, deve-se analisar se o material utilizado realmente é o ideal para o molde ou condições de processamento que estão sendo aplicadas. No caso da contração, uma sugestão seria o uso de material com maior índice de fluidez.

A Afinko Soluções em Polímeros realiza ensaios que permite analisar o índice de fluidez do material bem como sua contração pós-moldagem. Tem algum polímero ou material que deseja verificar isso?

Entre em contato conosco: https://afinkopolimeros.com.br/contato

Gostou da matéria?

Confira muitas outras: https://afinkopolimeros.com.br/blog

Siga a gente no Facebook: https://www.facebook.com/afinkopolimeros

Tabela

Abaixo segue uma tabela com alguns materiais e valores aproximados de contração pós-moldagem.

Material   

Sigla    Contração %

Polietileno de baixa densidade 

PEBD

1,5 — 2,0

Polietileno de alta densidade

PEAD

1,5 — 2,0

Polipropileno Homopolimero

PP-homo

1,2 — 2,2

Polipropileno Copolímero

PP-copo

1,2 — 2,2

Poliestireno Cristal

PSC

0,3 — 0,6

Poliestireno de Alto Impacto

PSAI/HIPS

0,4 — 0,7

Copolímero de Acrilonitrila Butadieno e Estireno

ABS

0,4 — 0,7

Copolímero de Acrilonitrila e Estireno

SAN

0,4 — 0,7

Poli (Cloreto de Vinila) Flexível

PVCf

1,0 — 2,0

Poli (Cloreto de Vinila) Rígido

PVCr

1,0 — 2,0

Poli (Óxido de Metileno) ou Poliacetal

POM

1.9 — 2,3

Policarbonato 

PC

0,5 — 0,7

Poli (Tereftalato de Etileno)

PET

1,2 — 2.0

Poli (Tereftalato de Butileno)

PBT

0,3 — 1,2

Poliamida 6

PA 6

0,5 — 2,2

Poliamida 6.6

PA 6.6

1,0 — 2,5

Poliamida 11

PA 11

1,8 — 2,5

Poliamida 12 PA 12

Poliamida 610

PA610

1,2 — 1,8

Poliamida c/ 30% fibra de vidro

0,3 — 0,6

Tabela retirada de Moldes Injeção Plásticos.

Plastificante: a Mágica da Indústria de Plásticos

A descoberta de plastificantes praticamente tornou a indústria de polímeros possível.

Já se perguntou por que existe cano de PVC (rígido) e mangueira de PVC (flexível)? Ou já reparou que materiais poliméricos com comportamento e aparência mecânica extremamente diferentes, podem ser compostos do mesmo polímero? Pois é, e uma das principais razões para esse fenômeno está relacionada a presença e teores do aditivo mais utilizado no processamento e produção de produtos de origem polimérica, os plastificantes.

Quando um produto polimérico é desenvolvido sem um plastificante, há uma grande chance de que ele se torne um produto muito frágeis e rígidos para serem utilizados, o que não se deseja em determinadas aplicações. Produtos como filmes plásticos, solados de sapatos, capas de fios, dentre outros, simplesmente não existiriam sem a presença desse aditivo nas composições de polímeros, pois há uma demanda de flexibilidade inerente à esses tipos de aplicações. Praticamente qualquer item de plástico ou polímero que você possa imaginar pode ter um plastificante adicionado a ele e muitas vezes pode conter até mais de um.

Mas o que é o plastificante?

Segundo a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada), o plastificante é uma substância ou um material incorporado em um plástico ou elastômero para aumentar a sua flexibilidade, a processabilidade ou a extensibilidade (capacidade de alongar).

O plastificante é capaz de reduzir a viscosidade do fundido, bem como a sua temperatura de transição vítrea (Tg) e o módulo elástico, sem que se altere as características químicas fundamentais do material plastificado. Este aditivo se aloca entre as cadeias poliméricas e diminui a interação entre elas através do aumento do volume livre entre as cadeias ou através da atenuação das ligações de van der Waals, resultando em uma matriz mais flexível e extensível. A figura abaixo exibe o mecanismo de plastificação do PVC.

Demonstração da plastificação do PVC

Figura – Plastificação do PVC. Fonte: Caracterização Mecânica: Tração, Flexão e Impacto – Afinko Soluções em Polímeros.

Nem tudo são mil maravilhas

Em baixas concentrações o plastificante é capaz de causar um efeito contrário ao desejado. Esse efeito é denominado antiplastificação. Este fenômeno pode ser explicado por duas teorias:

  1. Quando presente em baixas concentrações, o plastificante pode se alocar no volume livre natural que há entre as cadeias do polímero ocasionando uma restrição de movimento e consequente aumento de rigidez, resistência à tração, diminuição da deformação na ruptura e resistência ao impacto.
  2. A segunda teoria atribui este fenômeno ao aumento da cristalização induzido pelo plastificante quando presente em baixas concentrações. A partir de um certo teor o plastificante causa a flexibilização do polímero, queda da resistência à tração, aumento da deformação de ruptura e resistência ao impacto. Este comportamento está ilustrado na figura abaixo.
Efeito do plastificante nas propriedades mecânicas. Fonte: Caracterização Mecânica: Tração, Flexão e Impacto – Afinko Soluções em Polímeros.

Figura – Efeito do plastificante nas propriedades mecânicas. Fonte: Caracterização Mecânica: Tração, Flexão e Impacto – Afinko Soluções em Polímeros.

É possível saber a quantidade de plastificante num produto?

Sim! É possível! Diversos ensaios são responsáveis por identificar não só qualitativamente mas também quantitativamente a presença de diversos tipos de aditivos em produtos poliméricos, incluindo plastificantes.

A presença e quantidade de plastificante podem ser determinadas por algumas técnicas analíticas como GC-MS, TGA, FT-IR, dentre outras.

A Afinko oferece treinamento em Análises Químicas: GC-MS e FTIR. Inscreva-se: https://afinkopolimeros.com.br/treinamentos-e-cursos/analise-quimica/

Somado a isso, o efeito da presença do plastificante nos diferentes plásticos pode ser avaliado por análises mecânicas como tração e impacto. Além de outras análises como a Reometria Capilar e o DSC.

Tem algum polímero que gostaria de verificar a presença de plastificantes ou outros aditivos?

A Afinko Soluções em Polímeros pode ajudar. Entre em contato conosco: https://afinkopolimeros.com.br/contato

 

Gostou da matéria?

Confira muitas outras: https://afinkopolimeros.com.br/blog

Siga a gente no Facebook: https://www.facebook.com/afinkopolimeros

Fatores que Afetam a Cristalização de Polímeros

Como dissemos no texto anterior (Polímero (Semi)Cristalino: O que é?), a cristalização é afetada por diversos fatores. Neste texto iremos nos aprofundar neles:

Fatores estruturais

Linearidade da cadeia

A linearidade de uma cadeia interfere de forma que cadeias lineares possuem maior liberdade de movimento e são empacotadas mais facilmente. Assim, favorecem a formação de regiões cristalinas.

Em cadeias ramificadas, as ramificações tendem a formar volume livre nas pontas de cadeias. Estas, por sua vez, criam defeitos, favorecendo a formação de regiões cristalinas.

Presença de grupos laterais

Grupos/grupamentos laterais dificultam – chegando ao ponto de impedir completamente – um empacotamento regular das cadeias. Com isso, a cristalização do polímero fica prejudicada. Neste caso, a dificuldade de cristalização é maior ainda quando esses grupos laterais não apresentam regularidade no seu posicionamento.

Taticidade

A taticidade de um polímero diz respeito a como são dispostos os grupos laterais nas cadeias, tomando como eixo a cadeia carbônica principal.

Os radicais podem se organizar de três formas distintas como ilustrado na figura:Taticidade de Polímeros, da esquerda para direita: material isotático, material sindiotático e material atático.

Figura: Taticidade de Polímeros, da esquerda para direita: material isotático, material sindiotático e material atático.

  • Sindiotáticos: Polímeros em que os radicais se alternam ora acima ora abaixo do eixo, seguindo um padrão alternado regular.
  • Isotáticos: Polímeros que tem todos os radicais de um mesmo lado da cadeia.
  • Atáticos: Polímeros em que os radicais se posicionam de forma aleatória.

Assim, polímeros que apresentam regularidade, tanto os isotáticos quanto os sindiotáticos tendem a apresentar cristalinidade, já os atáticos tendem a ser amorfos.

Configuração em torno de dupla ligação

Sabemos que a dupla ligação permite que ocorra a isomeria das partículas, fazendo com que as cadeias assumam diferentes configurações.

A isomeria trans faz a cadeia adquirir a configuração de zig-zag planar, facilitando o empacotamento e por conseguinte a cristalização.

Polaridade

A polaridade induz interações dipolo-dipolo aumentando as forças intermoleculares o que aumenta a proximidade entre as cadeias. Assim, aumenta-se o fator de empacotamento gerando cristalinidade e aumentando a temperatura de fusão cristalina (Tm).

Rigidez da cadeia principal

Cadeias rígidas facilitam o empacotamento por tender a manter ordem mesmo no estado fundido. Com isso, mesmo que fundidas e com certo grau de ordenação prévio, as cadeias principais rígidas apresentam maior fração cristalina. Quanto menos rígida a cadeia, maior a probabilidade de defeitos cristalinos.

Copolimerização

Copolímeros possuem, em sua composição, dois ou mais meros, cada um com uma conformação ideal para cristalizar, o que dificulta a cristalização. Isso acontece uma vez que  para um empacotamento regular de longo alcance necessita-se de regularidade, o que não acontece em copolímeros. Assim, eles usualmente são amorfos. A exceção são os polímeros em bloco.

Fatores externos

Impurezas ou aditivos

Por poderem se alojar dentro do polímero, impurezas, carga, plastificantes e outros aditivos podem mudar o comportamento do polímero com a temperatura. Além disso, podem servir também como substrato para nucleação heterogênea, facilitando a cristalização.

Condições de processamento – Temperatura de cristalização

A temperatura em que o material é posto para cristalizar/solidificar influenciará qual etapa da cristalização será favorecida. Caso a temperatura esteja próxima à Tm, favoreceremos o crescimento do cristal. Isso porque o pequeno resfriamento dá origem a poucos núcleos, que crescerão e demorarão a se tocar, produzindo esferulitos grandes. Somado a isso, quanto maior a temperatura, menor a viscosidade do fundido e maior a mobilidade das cadeias, o que resulta em maior cristalinidade.

Caso a temperatura esteja mais próxima à Tg, favoreceremos a nucleação. Isso porque o grande resfriamento promove a criação de núcleos e, assim, os esferulitos estarão mais próximos e logo se tocarão, dando origem a um maior número de esferulitos porém pequenos.

Condições de processamento – Taxa de resfriamento

Para que se forme ordem de longo alcance é necessária energia, tempo e mobilidade para que as cadeias se acomodem. Assim, se a taxa de resfriamento for muito alta, provavelmente o polímero será amorfo, pois com o decréscimo da temperatura haverá diminuição da energia de movimento das cadeias, elas poderão se mover por pouco tempo. Além disso, com o aumento da viscosidade em baixas temperaturas as cadeias perderão toda a mobilidade.

Várias imagens de MEV com crescimento de esferulitos à diferentes isotermas

Figura: Micrografia ótica polarizada de esferulitos de PCLLA75 cristalizados à isotermas.

A taxa de resfriamento pode suprimir completamente a cristalização, de um polímero desde que rapidamente resfriado.

Neste vídeo você pode conferir a formação dos esferulitos: https://www.youtube.com/watch?v=M1Fg8pHALw8

Tem algum polímero que gostaria de verificar sua cristalinidade?
A Afinko Soluções em Polímeros pode ajudar. Entre em contato conosco: https://afinkopolimeros.com.br/contato

Gostou da matéria?
Confira muitas outras: https://afinkopolimeros.com.br/blog


Nós Recomendamos:

Sebastião Vicente Canevarolo – Ciência dos polímeros
William D. Callister – Materials Science and engineering an introduction.
Lucas Cid Araujo Cruz – Estudo da cinética de cristalização do polifluoreto de vinilideno

Polímero (Semi) Cristalino: O que é? – Saiba agora!

Cristalização de um polímero depende muito da cadeia polimérica. Entenda como é a dinâmica e estrutura de um polímero cristalino

Nós explicamos o que é um polímero neste texto aqui. Nele dissemos que os polímeros podem ser divididos em muitas subclasses, dependendo da utilização de diferentes critérios. Um desses critérios é a forma como as cadeias poliméricas estão empacotadas/arranjadas.

Semicristalinos x amorfos?

Os polímeros em estado sólido possuem uma estrutura a qual depende do modo como suas cadeias moleculares estão empacotadas/arranjadas. Em função deste arranjo de cadeias, é possível definir duas classificações de estruturas, comumente chamadas de fase, sendo elas: fase amorfa (que possui cadeias desordenadas) e fase cristalina (cadeias se encontram em um arranjo tridimensional ordenado). Portanto, tecnicamente não existe polímero totalmente cristalino uma vez que mesmo uma fase cristalina apresenta pequenas regiões amorfas e, por isso, eles são classificados como semicristalinos ou amorfos.

Cristalização: Polímero do estado Fundido para Sólido, tornando-se cristalino

Figura: Polímero do estado Fundido para Sólido. Fonte: Plastics Tecnology.

Como são formadas as regiões cristalinas?

Existem modelos que explicam a morfologia dos materiais poliméricos. Um dos mais antigos modelos é o de “Micela Franjada” e o atual é o de “Cadeias Dobradas”.

O primeiro modelo, os polímeros são constituídos por duas fases: pequenos cristalitos formados por segmentos moleculares de diferentes cadeias alinhados uns aos outros, dispersos em matriz amorfa. Porém, este modelo não explica a existência de monocristais poliméricos nem de esferulitos (estruturas formadas no processo de cristalização a partir de núcleos individuais que se desenvolvem radialmente).

Já o segundo, apresenta os polímeros formados por lamelas que constituem os cristais. Nestes, as cadeias estão orientadas na direção normal à superfície das lamelas, dobradas de forma regular sobre si mesmas dentro do cristal.

Do que depende a cristalização?

São diversos fatores que afetam a cristalização, e em muitas situações práticas há mais de um fator contribuindo a cristalização ou não de um material. Entres os fatores que afetam a cristalização de um polímero estão:

  • Estrutura química do polímero (tamanho de cadeia, elementos químicos presentes, radicais químicos presentes, etc);
  • Presença de impurezas/aditivos: agentes nucleantes, cargas inorgânicas, pigmentos, contaminações, etc;
  • Condições de processamento do material: taxa de aquecimento e resfriamento do mesmo, posterior tratamento térmico;
  • Solicitações mecânicas.

No próximo texto vamos nos aprofundar nestes fatores que afetam a cristalização de um polímero!

Tem algum polímero que gostaria de verificar sua cristalinidade?
A Afinko Soluções em Polímeros pode ajudar. Entre em contato conosco: https://afinkopolimeros.com.br/contato

Gostou da matéria?
Confira muitas outras: https://afinkopolimeros.com.br/blog

Qual a importância da seleção de materiais?

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.

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

contato conosco: https://afinkopolimeros.com.br/contato

Gostou da matéria?
Confira muitas outras em: https://afinkopolimeros.com.br/blog

E nos sigam também no Facebook através do link: https://pt-br.facebook.com/afinkopolimeros/ 


Nós recomendamos:

Science Direct
Michael Ashby – Seleção de Materiais no Projeto Mecânico

2 Técnicas fundamentais para descobrir do que um produto é feito.

Entre as inúmeras técnicas de caracterização que existem, duas são fundamentais para descobrir de que tipo polímero ou “plástico” um produto é feito.

Uma das grandes solicitações que temos aqui na Afinko é para identificar o material de determinado produto.

Estes produtos algumas vezes são matérias-primas outras são produtos acabados. Em ambos os casos é possível realizar análises que indiquem sua composição principal. Para isso, nós utilizamos várias técnicas que fornecem as mais diversas informações.

Neste texto aqui nós comentamos sobre as análises físicas e químicas e suas diferenças.

Falando nisso, você já se inscreveu no nossos cursos de Caracterização Mecânica e Análise de Falhas em Peças Poliméricas?? Não?!

» Não perca a oportunidade! Inscreva-se nos links:

Em nosso site, você pode encontrar aproximadamente 40 técnicas de análises de materiais. Mas será que todas elas são necessárias?

Evidentemente que quanto mais análises realizarmos, mais informações teremos sobre o material. Porém separamos duas técnicas principais para determinar de que polímero é feito seu material: FTIR e DSC, as quais, sem dúvida nenhuma, são as mais utilizadas para caracterização de polímeros.

1)     Espectroscopia no Infravermelho (FTIR)

Nós falamos sobre o Ensaio de FTIR neste texto aqui.

Basicamente, através da análise do espectro resultante do ensaio, é possível observar os grupamentos químicos. A partir deles, na maior parte dos casos, é possível identificar o material polimérico do qual uma determinada amostra é composta. Isso só é possível pois cada polímero tem uma “impressão digital” no infravermelho.

O FTIR é um ensaio químico que permite identificar materiais desconhecidos e contaminações, determinar o índice de oxidação, avaliar degradação, quantificar alguns compostos, avaliar misturas de materiais, etc.

Análise FTIR - Em azul PET, em verde PBT.

Figura: Espectro obtido através da análise FTIR – Em azul PET, em verde PBT.

2)     Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)

O Ensaio de DSC é utilizado para determinar algumas propriedades térmicas de um material como temperatura de Transição Vítrea (Tg), Temperatura de Fusão (Tm), Temperatura de Cristalização (Tc). Além de Tempo de Cristalização, Entalpia de Fusão, Porcentagem de Cristalinidade, Calor Específico, Capacidade Calorífica, Velocidade de Cura dos polímeros, etc.

Através dessa técnica é possível detectar tensões congeladas em peças acabadas, contaminação e mistura de materiais, tempo de oxidação (OIT e OOT), algumas quantificações para mistura de materiais, dentre outras aplicações.

Nós falamos detalhadamente sobre o Ensaio de DSC aqui.

Gráfico de uma análise DSC, uma das técnicas responsáveis para determinar o material que compõe um produto

Figura: Gráfico obtido através de uma análise DSC.

Da união das duas, vem a confirmação.

Assim, combinando os resultados das análises é possível afirmar qual é o material constituinte de uma determinada amostra polimérica.

Isso porque a análise de FTIR irá informar os grupamentos químicos presentes na amostra. Eles podem ser característicos de determinado polímero de fácil identificação, ou podem estar contaminados (ou misturados) com outro, alterando o espectro obtido, ou podem ser de algum que necessite de mais informações para afirmar o polímero.

Assim, no caso da segunda e terceira situações descritas acima, o Ensaio de DSC contribui para confirmar qual, ou quais, polímeros se encontram naquele produto.

 

Quer saber do que é composto seu material polimérico?!

Entre em contato conosco! Nós podemos ajudar!

Ensaio de DSC: https://afinkopolimeros.com.br/servicos/ensaios-laboratoriais/ensaios-termicos/#calorimetria

Ensaio de FTIR: https://afinkopolimeros.com.br/servicos/ensaios-laboratoriais/ensaios-quimicos/#ftir

 

Gostou da matéria?

Acesse agora nosso blog e confira essas e outras: https://afinkopolimeros.com.br/blog/

Nos acompanhe também pelo facebook: https://pt-br.facebook.com/afinkopolimeros/