O Relatório Polímeros

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO

INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

Atividade Prática 3:

Calorimetria Exploratória Diferencial

DSC

Caio

Luciana de Carvalho Barbosa, 77728

Melissa

Materiais Poliméricos

São José dos Campos – SP

Junho 2016

1. Introdução

1. Objetivo

Fazer uma análise de calorimetria exploratória diferencial (DSC) para amostras de polietileno de alta densidade (HDPE) e poliestireno (PS), discutir o comportamento dos materiais, calcular suas entalpias de fusão, seus graus de cristalinidade e comparar com os valores teóricos encontrados na literatura.

1. Parte experimental

1. Resultados e discussão

Com a varredura feita na primeira e na segunda amostra, obtiveram-se duas séries de dados. A partir desses dados, foi plotado o Gráfico 1 e o Gráfico 2, que refere-se ao comportamento térmico do polietileno de alta densidade (HDPE) e do poliestireno (PS) durante aquecimento, respectivamente.

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A partir dessa análise, podem-se obter diversos parâmetros importantes para o material, como a sua Tg (temperatura de transição vítrea) – é o valor médio da faixa de temperatura que durante o aquecimento de uma temperatura baixa para valores mais altos, permite que as cadeias poliméricas da fase amorfa adquiram mobilidade; e sua Tm (temperatura de fusão cristalina) – é o valor médio da faixa de temperatura que durante o aquecimento, desaparecem as regiões cristalinas com a fusão dos cristalitos.

Apesar da sutileza da curva do Gráfico 1, acredita-se que a Tg do HDPE gira em torno de 75,1°C, sendo esse um possível ponto de inflexão no comportamento linear da curva, e pode ser vista no gráfico como um ponto azul. A Tm encontrada é de 133,2°C, e pode ser vista no gráfico como um ponto vermelho, referente ao ponto máximo no pico endotérmico.

Os valores esperados, segundo a literatura para o HDPE são: -90°C para a Tg e 135°C para a Tm. O valor de fusão cristalina encontrada para o material experimental está próximo ao valor teórico, o que indica validação da análise. Percebe-se que o valor que se acredita ser o da Tg experimental sequer está na mesma ordem do teórico, isso porque o verdadeiro ponto de inflexão no comportamento linear da curva só poderia ser observado se tivéssemos começado o ensaio à uma temperatura bem inferior à do ambiente, somente um ajuste no ciclo térmico resolveria esse problema, possibilitando a análise da Tg.

A área sob o pico endotérmico referente à temperatura de fusão cristalina do HDPE nos fornece valores de entalpia. Com o auxílio do software SciDAVIs e ciente de que a variação no eixo da temperatura do pico ocorre entre 94,4°C e 140,4°C, o valor de entalpia encontrado é:

ΔH = 46,6 J/g

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SciDAVIs Plot: [''Graph1'']

Numerical integration of: Table1_2 using Linear Interpolation

Points: 19 from x = 94,4179 to x = 140,419

Peak at x = 133,155 y = 2,28519

Area = 46,572

O grau de cristalinidade pode ser calculado usando valores de entalpia, através da equação:

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Onde:

Xc = fração cristalina;

ΔH = variação da entalpia de fusão;

ΔH° = variação da entalpia de fusão padrão do HDPE 100% cristalino.

À partir da equação 1 considerando que ΔH° = 292,6 J/g e  ΔH = 46,6 J/g, pode-se calcular o grau de cristalinidade do HDPE como sendo:

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[pic 6][pic 7]

Quanto ao gráfico 2, a curva encontrada foge do esperado para uma poliestireno (PS). É também muito difícil tirar conclusões, já que o material analisado pode ser um PS sindiotático, em que há ordenamento na cadeia polimérica e, portanto, certa cristalinidade, ou um PS atático, em que não há qualquer tipo de ordem na cadeia polimérica, sendo assim, um polímero totalmente amorfo.

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