Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING An Introduction
William D. Callister, Jr. - John Wiley & Sons, Inc., New York, NY, 1991.
16. CARACTERÍSTICAS, APLICAÇÕES E PROCESSAMENTO DE
POLÍMEROS
16.1 - INTRODUÇÃO
Este capítulo discute algumas características importantes a materiais poliméricos e, em
adição, os vários tipos e as técnicas de processamento.
CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS E TERMOMECÂNICAS
16.2 - COMPORTAMENTO TENSÃO-DEFORMAÇÃO
As propriedades mecânicas dos polímeros são especificadas com muitos dos mesmos
parâmetros que são usados para metais, isto é, módulo de elasticidade e resistências à tração,
impacto e fadiga. Para muitos materiais poliméricos, um testes simples de tensão-deformação é
empregado para a caracterização de alguns desses parâmetros mecânicos. As características
mecânicas de polímeros, em sua maior parte, são altamente sensíveis à taxa de deformação (taxa de
deformação), a temperatura, e a natureza química do ambiente (a presença de água, oxigênio,
solventes orgânicos, etc.). Algumas modificações das técnicas de teste e configurações de amostra
usadas para metais (Capítulo 6) são necessárias com polímeros, especialmente para materiais
altamente elásticos, tais como borrachas.
Três diferentes tipos de comportamento tensão-deformação são encontrados para
materiais poliméricos, como representado na Figura 16.1. A curva A ilustra o caráter tensãodeformação
para um polímero frágil, na medida que êle se fratura enquanto se deforma
elásticamente. O comportamento para o material plástico, curva B, é similar àquele encontrado em
muitos materiais metálicos; a deformação inicial é elástica, a qual é seguida pelo escoamento e por
uma região de deformação plástica. Finalmente, a deformação exibida pela curva C é totalmente
elástica; esta elasticidade tipo borracha (grandes deformações recuperáveis produzidas em baixas
pressões) é exibida por uma classe de polímeros denominada elastômeros.
Figura 16.1 - O comportamento tensão-deformação para polímeros frágeis (curva A), plásticos
(curva B) e altamente elásticos (elastoméricos) (curva C).
Módulo de elasticidade, resistência à tração e dutilidade, em porcentagem de elongação,
são determinados para polímeros da mesma maneira que para os metais (Seção 6.6). A Tabela 16.1
dá essas propriedades mecânicas para vários materiais poliméricos. Polímeros são, em muitos
aspectos, mecanicamente dissimilares aos metais. Por exemplo, o módulo para materiais poliméricos
altamente elásticos pode ser tão baixo quanto 10 3 psi (7 MPa), mas pode ser tão alto quanto 0,6 x