Carregar apresentação
A apresentação está carregando. Por favor, espere
1
Análise térmica de polímeros
Técnicas de Caracterização de Polímeros
2
Análise térmica Técnicas que analisam a variação de uma propriedade física ante a mudança na temperatura Entre essas propriedades estão: Massa Entalpia Dimensões Características mecânicas
4
Técnicas mais importantes
Termogravimetria (TG) - massa Análise térmica diferencial (DTA), Calorimetria diferencial exploratória (DSC) – fluxo de calor Termodilatometria (TD) – dimensões Análise Termomecânica (TMA) e Análise Termomecânica Dinâmica (DMA ou DTMA) – propriedades mecânicas
5
Termogravimetria (TG e DTG)
Monitora a variação de massa da amostra (sólida) com o aquecimento Durante o aquecimento, vários processos que levam à volatilização de componentes podem ocorrer, entre os quais: Evaporação de solvente residual Desidratação Reações químicas que geram gases Combustão total outras Pode haver também ganho de massa, devido, por exemplo à formação de óxidos
6
Eventos detectáveis via TG/DTG
7
Fatores importantes na TG e na DTG
Razão de aquecimento Atmosfera do forno Cadinho Massa da amostra Granulometria da amostra
8
Alguns exemplos de uso de TG/DTG para materiais poliméricos
Estabilidade térmica Determinação de voláteis (umidade inclusive) Determinação de aditivos Aditivos termo-estáveis Grau de cura Composição de blendas
9
Aplicação da TG/DTG: determinação de carga inorgânica
10
DTA e DSC Essas técnicas monitoram o fluxo de calor para uma amostra e um referência, submetidas a uma mesma rampa de temperatura Na análise térmica diferencial DTA a amostra é aquecida junto com uma substância de referência e a diferença de temperatura é medida por termopares instalados na amostra e na referência
11
DSC Há dois tipos de equipamentos de DSC: DSC de fluxo de calor
Nesse tipo de equipamento a variação de temperatura entre a amostra e a referência é medida. Usa apenas um gerador de calor. O dt é proporcional ao dH DSC de compensação de potência Nesse caso, há mais dois geradores de calor diferentes: uma para a amostra e outro para referência. Pequenas diferenças entre a temperatura da amostra e da referência são compensadas por esses geradores e a energia extra gerada por eles é registrada.
12
Tipos de informação obtidos por DSC
Transições: Vítrea Fusão Cristalização Outras Reações químicas Cura Oxidação volatilização Processos físicos: dessorção
13
Transições de primeira e segunda ordens
Transições de primeira ordem São aquelas em que há variação na entalpia, a transição se apresenta no termograma com um pico (exotérmica) ou vale (endotérmica) Exemplos: fusão, cristalização, transformação química Transições de segunda ordem Não há mudança na entalpia e sim na capacidade calorífica da amostra. Essas transições se apresentam no termograma como um deslocamento da linha de base
14
Um termograma típico Um evento de primeira ordem exotérmico
Um evento de segunda ordem Dois eventos de primeira ordem endotérmicos
15
Um termograma típico Cristalização a frio Tg
Tm para duas fases diferentes
16
Fatores que interferem em ensaios de DSC - instrumento
Taxa de aquecimento Alta Baixa Atmosfera do forno Estática Dinâmica Tipo de gás Inerte Reativo Condutividade térmica do gás de arraste
17
Fatores que interferem em ensaios de DSC – cápsula (panelinha)
Tipo de cápsula Aberta Prensada Tampa invertida/furada Hermética Material da cápsula Alumínio Platina, ouro, aço Cobre Grafite
18
Fatores que interferem em ensaios de DSC – amostra
Quantidade Alta baixa Forma Corpo único Pó Fibra Pasta
19
Calibração Materiais de referência com transições bem conhecidas (fusão, por exemplo) Tanto a temperatura quanto o calor liberado ou absorvido pela transição são calibrados ou aferidos usando-se materiais de referência Normas ASTM E 967 e E 968
20
Temperatura de Transição Vítrea por DSC
A temperatura de transição vítrea é uma característica de materiais amorfos É uma transição de segunda ordem. Acima dela os segmentos poliméricos que estão na fase amorfa passam a apresentar mobilidade Deve ser medida sempre no segundo aquecimento
21
Temperatura de Transição Vítrea por DSC
22
Temperatura de Transição Vítrea por DSC
23
Fusão e cristalização Dois eventos de primeira ordem que são típicos de materiais cristalinos ou semi-cristalinos A fusão é um evento endotérmico e a cristalização exotérmico (a princípio são o mesmo fenômeno) A fusão ocorre geralmente numa faixa de temperatura (lembrando que todo material polimérico é uma mistura e ainda há regiões amorfas e cristalinas) A cristalização é um evento complexo e está relacionado à forma com que o polímero foi resfriado, por exemplo Procedimentos descritos nas normas ASTM D 3417 e D 3418
24
Fusão e Cristalização
25
Identificaçãode misturas
Numa mistura onde são conhecidos os valores de Tm e o calor de fusão, é possível determinar a composição relativa. No exemplo abaixo temos uma mistura de PP e HDPE. O PE funde a 135oC e o PP a 163oC. O calor de fusão do PP puro é 60J/g. Calculando-se com base na massa da amostra e a área do pico em 163, chega-se à composição de 23,8% de PP.
26
Determinação do grau de cristalinidade
Conhecendo-se o calor de fusão de um polímero em sua forma 100% cristalina (ou estimando-se de alguma forma) o grau de cristalinidade pode ser determinado da seguinte forma: Cristalinidade = 100 x ∆Hamostra/∆H0fusão Existem tabelas com esses valores em materiais de referência
27
Outras variações de DSC
MTDSC Foto DSC
28
Algumas sugestões de referências
Canevarolo alorimetry/Differential_Scanning_Calorimetry
Apresentações semelhantes
© 2024 SlidePlayer.com.br Inc.
All rights reserved.