FATORES QUE INFLUENCIAM OS ENSAIOS DE TRAÇÃO E FLEXÃO EM POLÍMEROS
Os ensaios de tração e flexão em polímeros são essenciais para avaliar suas propriedades mecânicas. Uma série de fatores internos e externos podem afetar os resultados e o perfil da curva de Tensão x Deformação.
Os polímeros possuem um comportamento viscoelástico, que significa que eles apresentam características de um sólido elástico e de um fluido viscoso ao mesmo tempo. Esse comportamento faz com que fatores como temperatura, umidade e taxa de deformação afetem suas propriedades mecânicas.
De maneira geral, podemos dividi-los em 3 grupos principais:
Plásticos
Fibras
Elastômeros
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Os plásticos podem ser termoplásticos ou termorrígidos.
Os termoplásticos podem ser moldados através de calor e pressão, enquanto os termorrígidos sofrem reações químicas ao serem aquecidos, tornando-se permanentes e não recicláveis.
As fibras são polímeros termoplásticos com cadeias orientadas em uma única direção, o que lhes confere maior resistência mecânica.
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Os elastômeros, como as borrachas vulcanizadas, possuem alta elasticidade.
Figura 1. Ensaio de tração em um elastômero. Fonte: Polypack laboratório de ensaios
Influência de fatores externos
1) Temperatura
O aumento de temperatura tende a diminuir a resistência e aumentar a ductibilidade do material, na imagem abaixo é possível verificar os efeitos do aumento e diminuição da temperatura em um ensaio de flexão.
Figura 2. Comparativo de um ensaio de flexão realizado à -30°C, 23°C e 80°C. Fonte: Polypack Laboratório de ensaios.
2) UMIDADE
Dependendo de sua estrutura química os polímeros podem sofrer mais ou menos influência da umidade.
As poliamidas, por exemplo, são conhecidas por serem um material altamente higroscópio, ou seja, são capazes de absorver quantidades significativas de água em sua composição, gerando perda de resistência e aumento da elasticidade da amostra, abaixo podemos ver um comparativo entre o mesmo material úmido e seco. É possível ver que a resistência máxima cai de 50 MPa (Seco) para cerca de 35 MPa (Úmido) ao mesmo tempo em que o alongamento aumenta de aproximadamente 30% para 55%.
Figura 3. Comparativo entre Poliamida Úmido e seco em um ensaio de tração a 50 mm/min. Fonte: Polypack Laboratório de ensaios.
3) ADIÇÕES (PLASTIFICANTES, FIBRAS, ENTRE OUTROS)
Em polímeros desenvolvidos industrialmente, deve-se levar em conta as adições que ele recebe em sua composição, que tem por objetivo diminuir ou aumentar certas características mecânicas para adequação ao uso que se pretende.
Por exemplo, a incorporação de 10 a 40% de talco (silicato de magnésio) aumenta a rigidez do material melhorando a resistência de um material à tração e/ou compressão.
4) TAXA DE DEFORMAÇÃO
A taxa de deformação, ou seja, a velocidade de aplicação da carga durante os ensaios, também pode afetar as curvas de tensão x deformação. Em geral, quanto maior a velocidade de ensaio, maiores são os valores do módulo de elasticidade e da tensão no escoamento.
Na figura 6 abaixo [1], um material, em um ensaio de tração, é submetido a velocidades crescentes de 0,1 até 10 mm/min, provocando o aumento da tensão de escoamento e valor do módulo de elasticidade.
Figura 4. Influência da velocidade de ensaio. Fonte: [1]
Influência de fatores internos
Além dos fatores já mencionados, deve-se levar em conta também os fatores internos como, a estrutura molecular, a distribuição de peso molecular, o grau de ramificação, o tamanho das cadeias e a presença de impurezas são exemplos de fatores internos que podem influenciar a resistência, a ductilidade, a rigidez e outras propriedades mecânicas dos polímeros.
É importante ressaltar que esses são apenas alguns exemplos de fatores que podem influenciar os resultados dos ensaios de tração e flexão em polímeros. A complexidade do comportamento mecânico dos polímeros requer análises detalhadas e testes cuidadosos para compreender e caracterizar adequadamente suas propriedades em diferentes condições. Isso permitirá o desenvolvimento de materiais mais adequados às aplicações específicas, garantindo desempenho e qualidade.
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REFERÊNCIAS
[1] Ciência dos polímeros, Canevarolo J. S., 2ed, página 207, figura 8.16
[2] Ciência e engenharia dos materiais: uma introdução, W. D. Callister, 5 ed.
