Como a água influencia as propriedades mecânicas dos polímeros

Primeiro, vamos abordar a questão de por que a água é um problema para uma peça feita de termoplásticos. Os livros didáticos descrevem que a absorção de água para alguns tipos de poliamida (PA) é realmente alta tanto em umidade relativa de 50% quanto em água. Isso por si só não seria um problema, mas a absorção de água leva a propriedades muito diferentes dos materiais. Por exemplo, o módulo da poliamida (PA) diminui até 66% em uma atmosfera úmida. Portanto, conhecer a perda de rigidez de um material termoplástico é essencial na construção de peças de polímero. Como a análise dinâmico-mecânica (DMA) pode ajudar nessa questão?

DMA em teoria

Nesse método, uma força senoidal (EstresseA tensão é definida como um nível de força aplicado a uma amostra com uma seção transversal bem definida. (Tensão = força/área). As amostras com seção transversal circular ou retangular podem ser comprimidas ou esticadas. Materiais elásticos, como a borracha, podem ser esticados até 5 a 10 vezes seu comprimento original.estresse) é aplicada à amostra como entrada. Isso resulta em uma deformação senoidal (EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão) como saída. A partir de ambos os parâmetros, o módulo pode ser calculado, o que se refere à rigidez do material. Mas podemos descobrir ainda mais sobre o material por meio de uma medição de DMA! Vejamos o exemplo de um homem que tem uma bola na mão. Ele deixa a bola cair no chão, mas a bola não volta à altura original da mão do homem. Isso mostra que o material exerce comportamentos diferentes. A energia armazenada que permanece na bola para voltar do chão está relacionada ao módulo de armazenamento E'. A altura que falta para a bola não saltar está relacionada à energia dissipada associada ao Módulo de viscosidadeO módulo complexo (componente viscoso), módulo de perda ou G'', é a parte "imaginária" das amostras do módulo complexo geral. Esse componente viscoso indica a resposta do tipo líquido, ou fora de fase, da amostra que está sendo medida. módulo de perda (E"). No final, também obtemos informações sobre o comportamento de amortecimento do material.

Nos exemplos a seguir, a maior parte se refere ao módulo de armazenamento, porque esse parâmetro está mais intimamente relacionado à rigidez do material e, portanto, é o mais importante na construção de uma peça de polímero.

Exemplo 1: Poliamida 6 em atmosfera úmida

A medição foi realizada com um DMA 242 E Artemis combinado com um gerador de umidade.uma umidade relativa é aplicada no forno, o que permite a medição das propriedades mecânicas dinâmicas de um material sob umidade. Uma amostra de PA 6 foi medida a uma frequência de 1 Hz e a uma temperatura de 40°C no modo de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão. A umidade relativa foi aumentada gradualmente de 0% para 75% ao longo do tempo. A rigidez (descrita pelo módulo de armazenamento E') do material foi medida nessas etapas de umidade relativa. É claramente visível que a rigidez do material diminui com o aumento da umidade relativa. Com 50% de umidade relativa, o módulo de armazenamento diminuiu em aproximadamente 74%.

Exemplo 2: Poliuretano em um banho de imersão

Para esse exemplo, o DMA 242 E Artemis foi equipado com um banho de imersão, que é um recipiente feito de aço que pode ser aplicado no suporte de amostras. Ele é aplicável a todos os suportes de amostras e modos de deformação do DMA 242 E Artemis. O poliuretano (PU) foi medido em várias frequências, a uma temperatura de 25°C e no modo de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão. Na Figura 3, fica claramente visível em que ponto a água foi adicionada ao recipiente. Há uma diminuição no módulo de armazenamento durante o tempo em que a água esteve em contato com o material. A redução é significativa e chega a cerca de 17%.

É preciso ter em mente o efeito da umidade ou de líquidos nos materiais ao construir peças de polímero para diferentes aplicações. Se uma peça for projetada com a rigidez original do material, é provável que ela falhe em seu ambiente de aplicação. Isso pode ser evitado testando as propriedades mecânicas dinâmicas sob condições de serviço por meio da análise mecânica dinâmica. Saiba mais sobre o DMA 242 E Artemisaqui. Você sabia que a absorção de água geralmente leva a uma alteração nas dimensões de uma peça? A TMA equipada com um gerador de umidade pode ajudar a avaliar a mudança de comprimento sob uma atmosfera úmida. Siga-nos no LinkedIn para não perder o artigo!