Introdução
A poliamida (PA), como um plástico de engenharia de grande importância, tem sido amplamente utilizada em setores como o de componentes automotivos, produtos eletrônicos, têxteis e materiais de embalagem, devido às suas excelentes propriedades mecânicas, estabilidade química e Estabilidade térmicaUm material é termicamente estável se ele não se decompõe sob a influência da temperatura. Uma maneira de determinar a estabilidade térmica de uma substância é usar um TGA (analisador termogravimétrico). estabilidade térmica. No entanto, a absorção de umidade é um problema comum durante o processamento da PA. Quando a PA entra em contato com a umidade, isso leva a alterações em suas propriedades físicas e químicas, particularmente na viscosidade. A viscosidade desempenha um papel crucial no processamento de polímeros, pois determina o comportamento de fluxo do material de PA durante o processamento. Portanto, compreender a relação entre o teor de umidade e a viscosidade é essencial para otimizar os parâmetros de processamento do PA e garantir a qualidade do produto final.
Um reômetro capilar, como instrumento comumente utilizado para testar as propriedades reológicas de materiais poliméricos, pode medir com precisão as propriedades reológicas dos materiais em uma ampla faixa de taxas de cisalhamento e temperaturas. Neste estudo, foi utilizado um reômetro capilar Rosand RH10 da NETZSCH para investigar sistematicamente a influência do teor de água na viscosidade do PA. Isso fornece informações valiosas sobre os efeitos da umidade nas propriedades reológicas do PA. Tais descobertas não apenas auxiliam na otimização das condições de processamento para materiais de PA de alto desempenho, mas também oferecem um valor de referência significativo para o avanço tecnológico na indústria de processamento de polímeros.
Condições de medição e método de ensaio
As condições de medição estão detalhadas na Tabela 1.
Tabela 1: Condições de medição
| Instrumento | NETZSCH Rosand RH10 |
| Amostras | PA |
Pressão transdutor | 5.000 psi |
| Especificação da matriz | L = 16 mm, D = 1 mm |
| Temperatura de teste | 280 °C |
| Faixa de taxa de cisalhamento | 10 - 3.000 s⁻¹ |
Após instalar as matrizes abaixo do cilindro esquerdo e aguardar a estabilização da temperatura, os pellets de PA foram adicionados lentamente ao cilindro, que foi pré-pressurizado a 1 MPa e, em seguida, pré-aquecido a uma temperatura constante por 5 minutos. O teste foi iniciado após essa etapa de compressão.
Resultados das medições e discussão
A Figura 2 mostra as curvas da viscosidade aparente de cisalhamento em função da taxa de cisalhamento aparente para amostras de PA submetidas a diferentes tratamentos a 280 °C. Pode-se observar na figura que a viscosidade de cisalhamento das amostras de PA não tratadas e secas diminui gradualmente com o aumento da taxa de cisalhamento, exibindo um comportamento típico de Desbaste por cisalhamentoO tipo mais comum de comportamento não newtoniano é o afinamento por cisalhamento ou fluxo pseudoplástico, em que a viscosidade do fluido diminui com o aumento do cisalhamento.diluição por cisalhamento. Isso ocorre porque o desenredamento das cadeias macromoleculares do PA se intensifica à medida que a taxa de cisalhamento aumenta, levando a uma rápida diminuição da viscosidade de cisalhamento.
Além disso, como o grupo amida na cadeia molecular principal do PA é um grupo polar capaz de formar ligações de hidrogênio com moléculas de água, o PA apresenta uma absorção de água muito elevada. Como também pode ser observado na Figura 2, a viscosidade de cisalhamento da amostra de PA não tratada é menor do que a da amostra de PA tratada. Isso se deve principalmente ao maior teor de água na amostra de PA não tratada.
No entanto, as moléculas de água podem formar ligações de hidrogênio com os grupos amida, substituindo as ligações de hidrogênio entre as cadeias moleculares. Isso reduz a DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade das ligações de hidrogênio entre cadeias, atuando como um plastificante físico (conforme evidenciado pelo valor mais baixode Tg na curva de DSC da amostra não tratada na Figura 3), aumentando assim a mobilidade dos segmentos da cadeia de PA, ou seja, reduzindo a resistência ao deslizamento relativo das cadeias moleculares de PA durante o fluxo. Consequentemente, a viscosidade de cisalhamento da massa fundida de PA diminui. Por outro lado, o PA é um produto obtido por condensação por desidratação. Em altas temperaturas, as moléculas de água podem reagir quimicamente com as ligações amida nas cadeias moleculares do PA, levando à cisão das cadeias. Essa é também a reação inversa de sua síntese. A redução no peso molecular do PA leva inevitavelmente a uma diminuição em sua viscosidade de cisalhamento na fase fundida.
A viscosidade de cisalhamento é uma propriedade do material que descreve o grau de resistência de um fluido à deformação sob cisalhamento.
A viscosidade de cisalhamento aparente é o valor de viscosidade observado ou calculado para uma taxa de cisalhamento específica, especialmente no caso de fluidos cuja viscosidade varia de acordo com as condições de fluxo.
O reômetro capilar Rosand com duplo furo permite correções do comportamento Não newtonianoUm fluido não newtoniano é aquele que apresenta uma viscosidade que varia em função da taxa de cisalhamento ou da tensão de cisalhamento aplicada.não newtoniano e dos efeitos de entrada para a determinação direta da viscosidade de cisalhamento.
Conclusão
Este estudo avaliou as propriedades reológicas de materiais de PA secos e não tratados, utilizando um reômetro Rosand RH10 da NETZSCH. Verificou-se que o teor de umidade afeta significativamente a viscosidade de cisalhamento das amostras de PA. As amostras de PA secas em estufa apresentaram viscosidade de cisalhamento significativamente maior do que as que não foram secas.