O que é o ensaio de Resistividade de polímeros?

O Ensaio de Resistividade de polímeros é responsável por medir a resistência que um material plástico oferece ao fluxo de corrente elétrica. A propriedade pode ser obtida considerando o volume da amostra ou apenas sua superfície, ou seja,  Resistividade Volumétrica ou Superficial.

Quando um polímero é submetido à uma tensão elétrica, ou diferença de potencial, quanto menor sua resistividade, maior será a condutividade elétrica do mesmo, ou seja, as cargas elétricas encontram uma resistência menor à circulação de corrente elétrica.

Imagem ilustrativa ensaio de Resistividade de polímeros

Imagem ilustrativa ensaio de Resistividade de polímeros

Por que realizar o Ensaio de Resistividade em polímeros?

Os valores de resistividade volumétrica de materiais poliméricos obtidos durante este ensaio podem ser utilizados para auxiliar na seleção de materiais para aplicações específicas, onde isolamento ou condutividade elétricos são características requeridas.. Por exemplo, a determinação da resistividade volumétrica de produtos utilizados em contato com energia elétrica, como fios e tomadas, é extrema importância para garantir um uso seguro dentro dos  padrões de segurança.

Outro exemplo da importância desse tipo de ensaio, é o estudo da resistividade volumétrica em pastas condutivas e outros componentes eletrônicos, podendo indicar contaminação se o nível desejado de resistividade ou condutividade não for alcançado.

Além disso, a análise de resistividade superficial pode contribuir para a especificação de alguns dispositivos que necessitam realizar a dissipação da eletricidade estática em sua superfície.

Como o Ensaio de Resistividade é realizado?

Para este teste uma amostra de tamanho padrão é colocada entre dois eletrodos e a distância entre os mesmo é medida. Quando o ensaio é iniciado, a amostra é submetida à uma diferença de potencial de 500V, por sessenta segundos (a não ser que o objetivo do ensaio necessite de um tempo diferente).

Através da medida da corrente elétrica que circula pelo material, é possível calcular a resistividade volumétrica de um material ou em sua superfície. Além disso, é importante ressaltar que o ambiente do ensaio tem influência no resultado, já que a resistividade pode ser afetada de acordo com a umidade, temperatura e rugosidade da superfície dos materiais, entre outros fatores.

A Afinko Soluções em Polímeros realiza o Ensaio de Resistividade em diversos tipos de materiais. Caso tenha interesse em realizá-lo entre em contato através do e-mail: contato@afinkopolimeros.com.br

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O que é Coeficiente de Poisson e por que determiná-lo?

O que é o Coeficiente de Poisson?

O coeficiente de Poisson é a razão entre a alteração no comprimento sofrida por um corpo de prova e a contração na largura do mesmo quando submetido à uma deformação, ou seja, é a fração de expansão dividida pela fração de contração.

Ao aplicar tensão de tração a um elástico, por exemplo, é possível observar com facilidade que conforme o material é alongado axialmente, sofre contração na direção transversal, diminuindo sua largura (e espessura) à medida que se torna mais longo no eixo onde a tração é aplicada.

Da mesma forma, a aplicação de forças compressivas em uma bola de borracha, por exemplo, apresentará um comportamento parecido, uma vez que este material será expandido lateralmente ao longo de seu eixo transversal à medida que é comprimido longitudinalmente.

Portanto, o Coeficiente de Poisson pode definido como a razão entre a mudança na largura lateral por unidade de largura e a mudança no comprimento axial por unidade de comprimento causada pelo alongamento axial ou tensão de um material.

Por que determinar o Coeficiente de Poisson?

Os valores do Coeficiente de Poisson são frequentemente necessários para as análises de engenharia, uma vez que pode contribuir para a seleção de materiais para projetos estruturais, onde estes estarão sujeitos a solicitações mecânicas durante sua aplicação.

Isto é possível, uma vez que os valores do Coeficiente de Poisson de um determinado material podem contribuir para a previsibilidade de seu comportamento, principalmente se este for solicitado mecanicamente, já que materiais frágeis possuem valores de Coeficiente de Poisson próximos de zero, enquanto materiais elásticos possuem valores próximos à 0,5, por exemplo.

Figura 1 Imagem Ilustrativa do Ensaio de Coeficiente de Poisson

Figura 1 Imagem Ilustrativa do Ensaio de Coeficiente de Poisson

 

Como o Coeficiente de Poisson é determinado?

O equipamento e procedimento utilizados para a determinação do Coeficiente de Poisson de polímeros é bastante similar ao ensaio de tração tradicional. Desta forma, os corpos de prova da amostra são posicionados na garra da máquina universal de ensaio, porém um extensômetro bidirecional ou dois extensômetros são utilizados .

O extensômetro é um aparato utilizado para que a deformação ocorrida durante o ensaio possa ser obtida com maior acurácia, e nesse caso é obtida para medir as deformações longitudinal (axial) e transversal (largura). Após o posicionamento do corpo de prova e do extensômetro, o ensaio é iniciado e a amostra é submetida à uma taxa de deformação especificada por norma (5mm/min, no caso da ASTM D638).

Após o término do ensaio, é possível calcular o Coeficiente de Poisson através das deformações obtidas no sentido axial e transversal ao sentido da aplicação da carga, de acordo com a equação:

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O que é o Ensaio de Área Superficial (BET)?

O ensaio de Área Superficial (BET) onde a sigla foi escolhida em homenagem às iniciais dos pesquisadores Brunauer, Emmett e Teller é utilizado para mensurar a área específica das amostras. Este tipo de análise é bastante importante na fabricação de materiais cerâmicos, já que as propriedades de superfície são bastante relevantes para esta classe de materiais.

Esta técnica baseia-se na adsorção de gases, para medir a área superficial da amostra em análise. A adsorção física, consiste na atração física entre as moléculas individuais dos gases e os átomos presentes na composição da amostra. Desta forma, ao expor a amostra à presença de um gás, é possível, através da determinação da quantidade de gás adsorvida, obter a área superficial da amostra, por meio desta técnica.

Qual a importância do Ensaio de Área Superficial (BET)?

Através da medida da área superficial é possível estabelecer uma correlação direta com algumas propriedades físicas, como por exemplo o tamanho das partículas, energia superficial, uniformidade do material, principalmente porque esta técnica permite mensurar a quantidade de poros presentes na estrutura das amostras, o que é de bastante interesse de alguns segmentos.

Durante o processamento, podem ocorrer diversos processos capazes de alterar a área de superfície específica do produto. Essa alteração pode afetar a porosidade o que pode levar a uma mudança inesperada no desempenho desejado, prejudicando a aplicação.

Portanto, o ensaio de Análise Superficial, é bastante importante para a identificação da ocorrência deste fenômeno, garantindo o controle de qualidade de diversos produtos, principalmente em relação às indústrias fabricantes de baterias, absorventes, osso artificial, produtos farmacêuticos cerâmicas, etc.

 

Imagem ilustrativa de material poroso área superficial (BET)

Figura 1 Imagem ilustrativa de material poroso (Fonte: comsol.com)

Como é realizado o Ensaio de Área Superficial (BET)?

Em um primeiro momento a amostra em análise deve ser passar por um processo de desgaseificação, onde utiliza-se vácuo e temperatura para remover possíveis moléculas de água e de outros contaminantes adsorvidos na amostra, para garantir que o resultado do ensaio seja o mais preciso possível.

 

Após este processo, a amostra é posicionada em uma célula de condutividade térmica, onde um gás, normalmente nitrogênio, passa através da amostra e retorna à célula e, então passa por um potenciômetro registrador, onde é possível determinar a quantidade de gás adsorvida através da medida da queda de pressão.

Como a quantidade de gás adsorvido está correlacionado com a área superficial, é possível determinar a área superficial da amostra (em m²/g), incluindo os poros presentes na superfície da amostra.

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O que e como funciona o ensaio de ICP-OES?

O ensaio de ICP-OES é uma análise química bastante utilizada na identificação de elementos químicos presentes na amostra em análise.

Qual o princípio de funcionamento do ensaio de ICP-OES?

O ensaio conhecido como ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry) significa Espectroscopia de Emissão Atômica por Plasma Acoplado Indutivamente e é uma das ferramentas mais populares utilizadas para a determinação de elementos e traços em diversos tipos de amostras.

O princípio de funcionamento desta técnica de caracterização baseia-se na medida da radiação eletromagnética, das regiões do visível e ultravioleta emitida por átomos e íons excitados quando estes retornam ao seu estado fundamental.

Imagem: Equipamento de ensaio ICP-OES (Fonte: Acervo próprio)

Imagem: Equipamento de ensaio ICP-OES (Fonte: Acervo próprio)

O processo de ionização (excitação) dos átomos é realizado com a utilização de um plasma, com temperaturas acima de 6000K, com energia suficiente para promover o fenômeno de excitação na maioria dos elementos químicos existentes, possibilitando a identificação de uma ampla gama de elementos como metais, semimetais e terras raras.

A radiação é medida através da detecção óptica nas características dos comprimentos de ondas padrão dos elementos de interesse da análise, onde através de uma comparação entre os comprimentos de ondas obtidos no resultado e os padrões de emissão de cada elemento químico, é possível quantificar sua presença em uma amostra.

A maioria dos elementos da tabela periódica pode ser identificada a partir da técnica de ICP-OES, porém existem exceções, como os elementos que entram naturalmente no plasma, como por exemplo o Argônio (material do qual o plasma utilizado na análise é composto). Além disso, existem algumas limitações para quantificar elementos bastante abundantes na atmosfera, como Nitrogênio e Oxigênio e elementos muito eletronegativos, como os halogênios.

Por que realizar o ensaio de ICP-OES?

Como esta técnica permite a identificação de diversos elementos, é possível a determinação de elementos químicos de ligas metálicas, de materiais cerâmicos e poliméricos. Além disso, é possível obter informações sobre a presença de elementos químicos em amostras ambientais, como: solo, água e plantas.

O ensaio de ICP-OES também é uma ferramenta bastante utilizada em análises de metais pesados de alguns produtos, como por exemplo brinquedos, já que existem normas que regulamentam os teores adequados de cada um destes componentes de acordo com o tipo de produto, uma vez que alguns destes elementos podem causar diversos riscos à saúde.

Como é realizado o ensaio de ICP-OES?

O ensaio é realizado em um Espectrômetro de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente Acoplado. Este equipamento possui um plasma induzido de argônio, que é utilizado para excitar os átomos da amostra.

Antes do início do ensaio, a amostra passa pelo processo de digestão ácida, com o objetivo de eliminar compostos orgânicos presentes. A quantidade de material necessário para a realização do ensaio depende da concentração dos elementos que serão investigados.

Após a preparação, a amostra é exposta à tocha do plasma através de um tubo central, para que seus átomos sejam excitados ou ionizados. A detecção dos comprimentos de ondas emitidos é realizada a partir de detectores ópticos presentes no equipamento.

A comparação entre o resultado obtido e as linhas de emissão características do elemento de interesse é o método utilizado para realizar a identificação qualitativa onde, para que se tenha a confirmação da presença do elemento químico na amostra, é necessário que pelo menos três linhas de emissão estejam presentes no resultado obtido.

Já em relação à análise quantitativa de elementos químicos realiza-se uma comparação entre os sinais dos íons e padrões de referência. Além disso, as curvas analíticas multielementares tem linearidade é perdida de acordo com o aumento da concentração de cada elemento, permitindo analisar a sua concentração na amostra em análise.

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O que é o Ensaio de Coeficiente de Atrito (COF)?

O Ensaio de Coeficiente de Atrito, também conhecido como COF (Coefficient of Friction), é um teste que mensura a força de atrito ao deslizar-se um material em uma superfície específica.

Os valores de coeficiente de atrito podem variar entre 0 e 1, onde o valor nulo indica que não há atrito entre os materiais, enquanto 1 significa que a força de atrito é igual a força normal.  Este ensaio pode ser realizado em uma grande variedade de produtos, como por exemplo: plásticos, lubrificantes, cerâmicas, metais etc.

 

Imagem ilustrativa sobre o ensaio de coeficiente de atrito (Fonte: Mundo do Plástico)

Figura 1: Imagem de fábrica de filmes plásticos (Fonte: Mundo do Plástico)

Por que realizar o ensaio de Coeficiente de atrito?

A determinação do coeficiente de atrito, tanto estático quanto dinâmico, pode ser utilizada para especificar as propriedades de diversos materiais que durante sua aplicação serão submetidos a solicitações de fricção.

A determinação do coeficiente de atrito estático e dinâmico é particularmente interessante para filmes que são conformados em produto final em máquinas de embalagem e impressão. Os coeficientes de atrito fornecem informações sobre a processabilidade e a estrutura da superfície, o que é importante para determinar a capacidade de impressão do material.

Como é realizado o Ensaio de Coeficiente de Atrito?

Um dos métodos de ensaio pode ser executado numa máquina universal de ensaios, onde um dispositivo com um peso e formato padrão, conhecido como trenó, é utilizado para deslizar a amostra sobre uma superfície específica.
O sistema é montado de tal forma que o trenó com a amostra é posicionado sobre a superfície de teste, e é deslocado através de um cabo pela travessa móvel da máquina universal de ensaios. O trenó é então percorre uma determinada distância com uma velocidade específica, ambas de acordo com a norma utilizada como referência. Como por exemplo a norma ASTM D1894, que adota como velocidade do ensaio 150mm/min, até que o deslocamento complete 130mm.

Após o ensaio, de acordo com a força registrada quando o deslocamento do trenó é iniciado, e do valor registrado quando o deslocamento é estável e constante, é possível utilizar os valores obtidos para calcular os valores referentes aos coeficientes estático e dinâmico, respectivamente, através das seguintes equações:

Onde:
ms = Atrito estático
As = Valor de força mensurado quando o trenó inicia o deslocamento.
B = Massa do trenó.

E da equação:

Onde:

mk = Coeficiente de Atrito Dinâmico
Ak = Valor médio da força mensurada durante o deslocamento.
B = Massa do trenó.

Através dos cálculos indicados acima, é possível obter como resultado do Coeficiente de Atrito Estático e Dinâmico da amostra.

Alguns fatores podem afetar o resultado do ensaio, como por exemplo a velocidade de teste, a calibração da célula de carga, a inclinação da superfície de teste, dentre outros.

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Ensaio de abrasão: O que é e como é realizado?

O ensaio de abrasão fornece dados capazes de contribuir para a prevenção de falhas e garantia de uma boa funcionalidade de diversos tipos de produtos sujeitos à desgastes desta natureza durante sua aplicação.

A abrasão trata-se do desgaste gerado na superfície de alguns produtos quando ocorre fricção deste com algum outro componente, causado pelo movimento relativo de uma superfície em contato com outra. Em alguns casos, camadas mais profundas de uma peça também podem ser afetadas por este desgaste.

O ensaio de abrasão é utilizado para mensurar a taxa de desgaste gerado em um material quando este está sujeito à este a algum tipo de fricção. Através desta análise, também é possível selecionar materiais apropriados para atuar em ambientes onde este tipo de desgaste pode ocorrer.

 

Imagem ilustrativa do ensaio de abrasão

Imagem ilustrativa de dispositivo que esta sujeito ao fenômeno de abrasão

Por que realizar o ensaio de abrasão?

O ensaio de abrasão pode ser utilizado para auxiliar na prevenção de falhas, além de garantir a funcionalidade e qualidade de diversos dispositivos com aplicações voltadas para ambientes e funções nos quais pode ocorrer abrasão. De acordo com os resultados obtidos neste ensaio, pode-se realizar seleção do material mais adequado para aplicações que necessitem de boa resistência à abrasão, contribuindo para uma maior vida útil da peça e evitando falhas durante a aplicação.

Este ensaio é bastante relevante para testar alguns tipos de produtos, principalmente que estão sujeitos ao desgaste por abrasão durante sua aplicação como, por exemplo, materiais utilizados em freios de carros e bicicletas, já que, neste caso, estes dispositivos estão sujeitos à uma forte ação da fricção dos discos no momento da frenagem e necessitam de alta resistência à abrasão. Além disso, o ensaio de abrasão pode verificar a eficácia de diversos tipos de pinturas e revestimentos superficiais.

Como é realizado o ensaio de abrasão?

O ensaio consiste basicamente em analisar a massa de um corpo de prova ou produto antes e após submetê-lo à um processo abrasivo. Em termos práticos, o corpo de prova em análise é pressionado contra uma superfície com movimento relativo aplicando forças de fricção, ocasionando abrasão na superfície do corpo de prova.

Com a medida da massa do corpo de prova, realizada antes e após o ensaio, é possível avaliar, através da quantidade de material perdida, possibilitando a determinação da resistência ou susceptibilidade do material à abrasão. A força utilizada para pressionar o material contra o a superfície móvel utilizada durante o ensaio, bem como a duração e o número de ciclos, pode variar de acordo com a norma técnica adotada como referência ou do objetivo do ensaio.

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O que é o ensaio de Rigidez Dielétrica?

A rigidez dielétrica de um material influencia diretamente no uso  seguro de peças que atuam como isolantes elétricos.

A rigidez dielétrica pode ser compreendida como a capacidade do material em atuar como isolante elétrico. Em outras palavras, esta propriedade descreve a voltagem necessária para que ocorra uma ruptura dielétrica, ou seja, para que ocorra a condução de uma corrente elétrica pelo material.

Os diferentes tipos de materiais possuem capacidades diferentes de suportar a tensão elétrica sem que os mesmos passem a conduzir corrente elétrica. Portanto, esta informação é de extrema importância para determinar as especificações e limites de uso destes materiais, além de garantir a segurança durante o uso.

Imagem ilustrativa de materiais que necessitam de rigidez dielétrica

Figura: Imagem ilustrativa de materiais que necessitam de rigidez dielétrica (Fonte: Pixabay)

 

Por que realizar o ensaio de Rigidez Dielétrica?

Este ensaio é extremamente importante para verificar a eficácia de materiais que necessitam de propriedades isolantes durante sua aplicação, principalmente para os setores de eletrodomésticos, equipamentos médicos e de equipamentos de proteção individual (EPI), garantindo o bom funcionamento e segurança durante o uso destes produtos.

A ausência ou incoerência de informações sobre os limites de tensão em que o material mantém sua rigidez dielétrica pode causar diversos tipos de problemas, como por exemplo o risco falhas em sistemas elétricos, além de, em alguns casos, colocar em risco a vida de pessoas que dependem de materiais isolantes para se protegerem contra choques elétricos através do uso de EPI’s, como botas e luvas isolantes.

Como é realizado o ensaio de Rigidez Dielétrica?

O ensaio consiste, basicamente, em aplicar a tensão elétrica desejada por um determinado intervalo de tempo especificada por norma ou de acordo com o objetivo da análise, e mensurar a passagem de corrente elétrica, durante a aplicação da tensão. Quando é aplicado um valor de tensão superior ao que o material é capaz de suportar, o mesmo passa a se comportar como um condutor de corrente elétrica.

De acordo com o resultado, é possível determinar os níveis máximos de tensão elétrica que um polímero é capaz de suportar, atuando como isolante, antes de que sua rigidez dielétrica seja atingida.

Vale ressaltar que diversos fatores podem afetar diretamente e de forma bastante contundente os valores de rigidez dielétrica do material. Como por exemplo: a umidade, pressão, espessura do corpo de prova, temperatura, tempo de aplicação da tensão, dentre outros.

Ao se realizar o ensaio é possível se obter um valor de rigidez dielétrica do material, fornecida em Volts por unidade de espessura. Os resultados são obtidos em Quilovolts por milímetro (KV/mm) ou Volts por milímetro (V/mm).

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Metais pesados em brinquedos: Quais os riscos e como identificá-los?

Os metais pesados são elementos químicos que podem trazer diversos riscos relacionados à saúde. Principalmente quando o assunto são os brinquedos infantis deve-se redobrar o cuidado!

Já é de amplo conhecimento que elementos como Chumbo, Mercúrio, Arsênio, Cádmio, Níquel, entre outros, causam diversos problemas de saúde. A contaminação ocasionada por estes metais pode desencadear sintomas como náuseas, vômitos, fraqueza muscular e até mesmo levar à morte, de acordo com o grau de exposição.

Apesar disso, diversos produtos podem conter estes elementos. Eles podem ser adquiridos através de uma contaminação durante alguma etapa do  processo ou através do uso de aditivos que contenham estes metais.

A atenção e o cuidado devem ser redobrados quando o tema são os brinquedos, já que crianças podem ingerir com mais facilidade estes componentes causando intoxicação, queem crianças, pode, além de todos os outros riscos, afetar diversas etapas do seu desenvolvimento.

(Nós já escrevemos um texto completo sobre aditivação. Clique agora no link para acessá-lo: https://afinkopolimeros.com.br/o-que-e-aditivacao/)

Imagem ilustrativa de Metais Pesados em brinquedo (Fonte: Pexels)

Figura 1 Imagem ilustrativa de brinquedo (Fonte: Pexels)

 

O que diz a legislação sobre os metais pesados e os brinquedos?

Existem algumas normas que especificam requisitos de segurança para brinquedos, uma delas é a EN 71. Esta norma europeia tem o objetivo de especificar diversos requisitos para estes produtos, dentre eles, os limites de teores para a presença de diversos metais que podem migrar do brinquedo para o organismo do usuário, estabelecendo níveis seguros para crianças.

(Nós já escrevemos um texto sobre a presença de metais pesados em embalagens plásticas, clique no link e acesse já: https://afinkopolimeros.com.br/metais-pesados-em-embalagens-plasticas/)

A EN71 classifica brinquedos em 3 classes distintas conforme suas características físicas, já que estas influenciam diretamente na forma como o produto será manipulado pela criança, apresentando diferentes níveis de risco de contaminação.

Desta forma, os brinquedos são classificados de acordo com a tabela abaixo:

Categoria

Característica FísicaExemplos

I

Seco, quebradiço, em pó ou maleável

 – Giz de cera

 – Pastilhas aquareláveis

 – Massas de modelar

 – Areia mágica

II

Líquido ou viscoso

 – Tintas (guache, pintura a dedo etc.)

 – Cola Colorida

 – Slime

IIIRaspado

 – Cerâmica

 – Metais

 – Polímeros

 – Vidro

 – Tecidos

 – Madeira

Após definir a categoria do brinquedo em análise, a norma especifica os teores adequados de acordo com cada elemento químico, conforme a tabela abaixo:

Elemento

Tipo de Brinquedo

Categoria: I

(mg/kg)

Categoria: II

(mg/kg)

Categoria: III

(mg/kg)

Alumínio (Al)

5.6251.40670.000

Antimônio (Sb)

4511,3

560

Arsênico (As)

3,8

0,9

47

Bário (Ba)

1.50037518.750
Boro (B)1.200300

15.000

Cádmio (Cd)

1,30,317
Cromo (Cr) (III)37,59,4

460

Cromo (Cr) (VI)

0,020,0050,02

Cobalto (Co)

10,52,6

130

Cobre (Cu)

622,5156

7.700

Chumbo (Pb)2,00,5

23

Manganês (Mg)

1.200300

15.000

Mercúrio (Hg)

7,51,9

94

Níquel (Ni)

7518,8

930

Selênio (Se)

37,59,4

460

Estrôncio (Sr)

4.5001.125

56.000

Estanho (Sn)

15.0003.750

180.000

Estanho orgânico

0,90,2

12

Zinco (Zn)3.750938

46.000

Após estipular as quantidades consideradas seguras de cada um destes elementos para cada uma das categorias de brinquedos, é necessário identificar e quantificar, através de ensaios laboratoriais, a presença destes elementos, verificando se o produto se enquadra ou não nos níveis seguros estipulados pela norma.

Quais ensaios podem identificar e quantificar metais pesados em brinquedos?

As técnicas espectrométricas são as mais utilizadas para este objetivo. Uma das principais delas é a Espectrometria de Emissão Óptica por Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES) que tem como princípio medir a emissão da radiação eletromagnética nas regiões do espectro visível e ultravioleta, através de átomos excitados pela ionização gerada por um plasma de argônio.

Desta forma, através da medida da emissão de radiação, é possível não só identificar como também quantificar a presença do elemento químico desejado em uma amostra, comparando-o com os valores mencionados para garantir a adequação do brinquedo à norma.

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Como e por que determinar o módulo de elasticidade de borrachas?

O módulo de elasticidade das borrachas é uma informação muito importante para que suas propriedades sejam adequadas para cada uma das aplicações onde estes materiais são utilizados.

As borrachas, ou elastômeros, são polímeros com propriedades muito características e sua utilização é amplamente explorada industrialmente. Uma delas é a capacidade de mesmo após sofrer grandes deformações, com a aplicação de uma carga, recuperar-se e retornar às suas dimensões originais após a remoção da carga aplicada.

Uma das informações mais importantes e que regem o comportamento mecânico das borrachas é o seu módulo de elasticidade, também conhecido como Módulo de Young. Esta medida é uma grandeza proporcional à rigidez do material. Em outros termos, trata-se da razão entre a tensão aplicada e a deformação sofrida por uma peça ou produto, quando o regime de deformação é elástico, ou seja, na região linear de uma curva de tensão x deformação.

Imagem ilustrativa do módulo de elasticidade em borrachas (Fonte: Castor International)

Imagem ilustrativa de borracha (Fonte: Castor International)

Por que determinar o módulo de elasticidade de borrachas?

O valor do módulo de elasticidade das borrachas é uma informação relevante para diversos setores que utilizam estes materiais em seus produtos e o principal motivo é que cada aplicação necessita de borrachas com rigidez adequada, desde menos rígidas, como uma mangueira, até as mais rígidas, como alguns pneus. Dessa forma, a escolha da borracha com módulo de elasticidade apropriado é primordial para que uma peça seja capaz de atender às solicitações mecânicas durante o uso e desempenhar todas as suas funcionalidades.

Qual ensaio é utilizado para determinar o módulo de elasticidades em borrachas?

O módulo de elasticidade pode ser obtido em diversos tipos de solicitação mecânica (tração, compressão, cisalhamento, etc) e por diferentes técnicas de ensaio. No entanto, o ensaio de tração é um dos mais práticos e é bastante utilizado para obter os valores do módulo de elasticidade dos elastômeros. Esta análise pode ser realizada tanto em corpos de prova, como em produtos acabados.

No ensaio de tração, um corpo de prova (ou produto) tem suas extremidades fixadas no equipamento de ensaio através de garras, ou outro tipo de acoplamento, e passa a sofrer deformação. Uma das extremidades é móvel e passa a ser deslocada no sentido oposto à outra extremidade que é fixa. Esse deslocamento gera o alongamento do material testado e geralmente é realizado até que o mesmo se rompa.

Durante o alongamento as cargas aplicadas também são registradas e uma curva de tensão x deformação é construída. Através desta curva é possível obter diversas propriedades mecânicas, dentre elas, o módulo de elasticidade do material.

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Como identificar a presença de monômeros residuais em polímeros?

A presença de monômeros residuais na estrutura de polímeros pode causar diversas alterações na estrutura e propriedades destes materiais.

O que são monômeros residuais?

Os polímeros são materiais que apresentam uma estrutura formada por longas cadeias compostas pela ligação de diversas unidades de repetição, conhecidas como meros. Para que estas estruturas sejam formadas, uma reação a partir de monômeros (moléculas que contém apenas um mero) ocorre, fazendo com que estes compostos se unam uns aos outros, formando as cadeias poliméricas, dando origem aos diversos tipos de polímeros que conhecemos.

Contudo, nem sempre todas as moléculas monoméricas se convertem em cadeias poliméricas. Os monômeros que não se convertem (não reagidos), ficam presentes entre as cadeias poliméricas formadas, e são chamados de monômeros residuais.

Quais os problemas causados e por que detectar a presença de monômeros residuais em polímeros?

Existem diversos motivos para que os monômeros residuais, presentes em polímeros, sejam identificados. Uma delas, por exemplo, é porque alguns destes compostos podem causar citotoxicidade, como é o caso do Metil Metacrilato (MMA), monômero do Poli Metilmetacrilato (Acrílico), capaz de causar reações alérgicas na pele de algumas pessoas, conhecidas como dermatite.

Outra substância utilizada como monômeros é o Bisfenol A, utilizado na composição de resinas epóxi, do Policarbonato (PC) e de alguns produtos cotidianos como embalagens de bebidas, é uma substância bastante tóxica para os seres humanos, podendo causar disfunções no pâncreas, além de prejudicar o funcionamento da tireoide, caso seja ingerido. Portanto, é importante que, em algumas aplicações, a identificação e quantificação destes materiais sejam realizadas, diminuindo o risco deste tipo de contaminação.

Além disso, os monômeros residuais, podem atuar como plastificantes. Isso ocorre porque estas substâncias de baixo peso molecular, se posicionam entre as cadeias poliméricas, afastando-as, atenuando as ligações químicas secundárias, afetando a rigidez do material, tornando-o mais flexível. Da mesma forma, este mecanismo também é capaz de diminuir a Tg do material podendo, desta forma, alterar também sua temperatura de trabalho.

 

Figura - Imagem ilustrativa de procedimento para identificação de monômeros residuais

Figura: Imagem ilustrativa de procedimento para identificação de monômeros residuais

 

Quais são exemplos de ensaios podem ser utilizados para identificar a presença de monômeros residuais em polímeros?

Cromatografia Gasosa Acoplada à Espectrometria de Massas (GC-MS)

O ensaio GC-MS utiliza uma fase móvel gasosa para separar os constituintes do material e conduzi-los até o espectrômetro de massas, responsável por identificar compostos de baixa massa molecular. Desta forma, diversos tipos de monômeros residuais podem ser identificados e até quantificados pelo uso desta técnica.

Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR)
Este ensaio gera um espectro a partir dos comprimentos de ondas absorvidos pelos diferentes grupamentos químicos presentes na composição do material, permitindo sua identificação. Através destas informações é possível, por exemplo, investigar a presença de grupamentos químicos de alguns monômeros residuais, constatando a sua presença na composição.

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

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