Mecanica dos materias

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A caracterização do comportamento mecânico pode ser feita atingindo-se ou não a ruptura do material. Os principais parâmetros mecânicos a serem estudos nos polímeros são:

- Módulo de elasticidade;

- Limite de resistência à tração;

- Resistência ao impacto;

-Resistência a fadiga.

Cada uma dessas propriedades está associada à habilidade do material de resistir às forças mecânicas e/ou de transmiti-las

Quando o comportamento físico mecânico de um polímero é analisado, alguns fatores devem ser levados em conta, sendo principalmente a massa molecular, temperaturas características e a temperatura na qual a medida esta sendo feita.

A determinação das propriedades mecânicas é feita através de ensaios mecânicos.

Utiliza se amostras do material (corpo de prova) para o ensaio mecânico , para polímeros pode existir modificações dos parâmetros dos ensaios e também dos corpos de ensaio.

São encontrados três tipos de comportamento tensão-deformação tipicamente diferentes nos materiais poliméricos.

Frágil: a fratura ocorre quando o material se deforma apenas elasticamente;

Plástica: semelhante aos materiais metálicos;

Totalmente elástica: alta deformação com baixa tensão

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Por ensaio de tração ,podemos determinar o modulo de elasticidade a ductilidade,ou seja a enlogação total do material devida a as deformação plástica.

A deformação elástica temporária e reversível, a deformação é elástica pois as moléculas enovelam-se novamente porque assim retornam à posições com o menor nível de energia possível.

Na deformação plástica,permanente e irreversível plásticos amorfos (termoplásticos e termofixos): as cadeias não se desenrolam ,material resiste à deformação,ruptura com pequena ou nenhuma deformação

Plásticos semicristalinos com Tg→ pequena deformação elástica.material resiste à deformação até ruptura de planos da estrutura cristalina → deformação plástica,material rompe após grande deformação .

Derfomações em fibras plásticas: As cadeias não se desenrolam, porque não há o que ser desenrolado → alto nível de orientação molecular

Alta resistência à deformação e ruptura por tração

Materiais: PA, PAN, PET, acetato de celulose

FIBRAS possuem alta orientação molecular;grande resistência à tração;pouca deformação.

Inúmeros fatores influenciam as características mecânicas dos materiais poliméricos. Fatores estruturais e de processamento possuem influencias marcantes sobre o comportamento mecânico dos polímeros.

As características estruturais que influenciam nestas propriedades são:estrutura química, cristalinidade,massa molecular,plastificantes,Fibras para reforço,elastômeros para tenacificação.

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Propriedades Termomecânicas

Muitos (em maioria) materiais poliméricos são compostos de moléculas muito grandes - cadeias de átomos de carbono, aos quais são lateralmente ligados vários átomos ou radicais. Estas macromoléculas podem ser pensadas como sendo compostas de meros, menores entidades estruturais, que são repetidas ao longo da cadeia. Estruturas de meros de alguns polímeros quimicamente simples (por exemplo, polietileno, politetrafluoroetileno, cloreto de polivinila e polipropileno) foram apresentadas. Massas moleculares para polímeros superiores podem exceder a 1 milhão. De vez que todas as moléculas não são do mesmo tamanho, existe uma distribuição de massas moleculares. Massa molecular é às vezes expressa em termos de médias numérica e mássica. Comprimento de cadeia pode também ser especificado pelo grau de polimerização, o número de unidades de meros por molécula média. Várias características moleculares que têm influência sobre as propriedades de polímeros foram discutidas. Emaranhamento molecular ocorre quando as cadeias assumem formas ou contornos torcid(as)os, embobinad(as)os e retrorcid(as)os. Em relação à estrutura molecular, são possíveis estruturas lineares, ramificadas, cruzadamente ligadas e em rede, em adição aos estéreoisômeros isotáticos, sindiotáticos e atáticos e aos isômeros geométricos cis e trans. Os copolímeros incluem os tipos randômico, alternante, em bloco e enxertado. Quando o empacotamento de cadeias moleculares é tal que produza um arranjo atômico ordenado, diz-se que existe a condição de cristalinidade. Em adição ao caso em que os polímeros são totalmente amorfos, os polímeros podem também exibir cristalinidade virtualmente total e também parcial; para o último caso, regiões cristalinas estão interdispersas dentro de áreas amorfas. Cristalinidade é facilitada para polímeros que são quimicamente simples e que têm estruturas de cadeia regulares e simétricas. Monocristais de polímeros como finas plaquetas e tendo estruturas de cadeia dobrada podem crescer a partir de soluções diluídas.Muitos polímeros semicristalinos formam esferulitas; cada esferulita consiste de uma coleção de cristalitos lamelares de cadeia dobrada em forma de fita que se irradiam para fora a partir do seu centro.

Um esquema de classificação de materiais poliméricos é de acordo com a resposta mecânica a elevadas temperaturas. Termoplásticos (ou polímeros termoplásticos) e Termorrígidos (ou polímeros termorrígidos) são as 2 divisões.

Termoplásticos se amolecem quando aquecidos (e eventualmente se liquefazem) e se endurecem quando resfriados - processos que são totalmente reversíveis e podem ser repetidos.

Polímeros termorrígidos se tornam permanentemente duros quando calor é aplicado e não se amolece no subsequente aquecimento. Durante o tratamento térmico inicial, ligações cruzadas covalentes são formadas entre cadeias moleculares adjacentes; estas ligações ancoram as cadeias entre si para resistir aos movimentos vibracional e rotacional de cadeia a altas temperaturas.

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