Temperatura de Transição Vítrea (Tg): Entenda o que é!

A transição vítrea é um parâmetro muito importante para aplicação de polímeros.

No contexto dos polímeros e suas aplicações, o conceito de temperatura de transição vítrea (Tg) é uma das propriedades térmicas fundamentais e pode ser usada para seleção do material mais adequado para uma aplicação específica. A temperatura de transição vítrea está associada unicamente com a fase amorfa dos polímeros e, portanto, é observada em polímeros amorfos e semicristalinos.

Essa é a temperatura em que ocorre a transição de um estado vítreo, no qual as moléculas da fase amorfa não possuem mobilidade, para um estado borrachoso, em que as moléculas da fase amorfa passam a ter mobilidade. A Tg pode ser medida por técnicas de análise térmica com DSC e DMA, utilizando-se métodos como o descrito na norma ASTM E1142-15, por exemplo.

O que ocorre na temperatura de transição vítrea (Tg)?

Para entender o que ocorre na temperatura de transição vítrea deve-se ter em mente as propriedades físicas nos materiais poliméricos. Elas dependem, entre outros fatores, da mobilidade das cadeias poliméricas, que por sua vez está diretamente relacionada à temperatura. Dessa forma, à medida que a temperatura diminui restringe-se a energia fornecida e consequentemente os movimentos moleculares.

Abaixo da Tg o material encontra-se em um estado vítreo em que sua energia interna não é suficiente para que ocorra  as cadeias apresentem mobilidade. Qualque plástico ou borracha que estiver numa temperatura abaixo de sua Tg apresentará o comportamento mecânico de um sólido rígido, e na maioria das vezes frágil. Com o aumento da temperatura, a energia fornecida ao material torna-se suficiente para que as cadeias da fase amorfa adquiram mobilidade. Materiais que estão acima de sua Tg apresentam um comportamento borrachoso de sua fase amorfa, ou seja, essa fração passará a ter um comportamento flexível e dúctil.

No entanto, nesse caso, considerações devem ser feitas com relação à presença e percentual de cristalinidade antes de inferir sobre o comportamento mecânico final de um polímero quando acima de sua Tg. Além disso, a transição vítrea se reflete macroscopicamente através de mudanças em várias propriedades, como por exemplo: capacidade caloríficacoeficiente de expansividade térmica e propriedades viscoelásticas.

Como medir a temperatura de transição vítrea?

As temperaturas de transição vítrea podem ser medidas por meio das técnicas de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) ou Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMTA). A análise de DSC apresenta facilidade de preparação de amostras e rapidez de realização. A Tg aparece na curva como uma mudança na linha de base.

Curva típica de DSC com a sua respectiva região de transição vítrea

Figura: Curva típica de DSC

Na análise térmica dinâmico-mecânica são aplicadas solicitações mecânicas a um material e é medida a sua resposta em função da temperaturafrequênciatempo. Esse método apresenta bastante precisão na determinação do valor de Tg.

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Sebastião V. Canevarolo – Ciência dos polímeros.

Leni Akcelrud – Fundamentos da ciência dos polímeros.

Donald R. Askeland e Pradeep Prabhakar Phulé – The science and engineering of materials.

Anil Kumar e Rakesh K. Gupta – Fundamentals of polymer engineering, revised and expanded.

2 respostas

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  1. […] grandes deformações. Além disso, são duros e frágeis à baixas temperaturas devido sua Tg ser baixa (em geral, abaixo de […]

  2. […] possuem grandes limitações que os impedem de ser usados, por exemplo, em um carro. O PLA tem Tg em 60°C e Tm em torno de 155°C, o que o impossibilita de ser utilizado em regiões de alta […]

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