Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

quando aquecidos (e eventualmente se liquefazem) e se endurecem quando resfriados - processos
que são totalmente reversíveis e podem ser repetidos. Estes materiais são normalmente fabricados
pela aplicação simultânea de calor e pressão. Num nível molecular, à medida em que a temperatura
é elevada, as forças de ligação secundária são diminuídas (pelo aumentado movimento molecular) de
maneira que o movimento relativo de cadeias adjacentes é facilitado quando uma tensão é aplicada.
Degradação irreversível resulta quando a temperatura de um polímero termoplástico é elevada até o
ponto no qual vibrações moleculares se tornam suficientemente violentas para quebrar as ligações
primárias covalentes. Em adição, termoplásticos são relativamente macios e dúteis. A maioria dos
polímeros lineares e aqueles tendo estruturas um pouco ramificadas com cadeias flexíveis são
termoplásticos.
Polímeros termorrígidos se tornam permanentemente duros quando calor é aplicado e não
se amolece no subsequente aquecimento. Durante o tratamento térmico inicial, ligações cruzadas
covalentes são formadas entre cadeias moleculares adjacentes; estas ligações ancoram as cadeias
entre si para resistir aos movimentos vibracional e rotacional de cadeia a altas temperaturas. Ligação
cruzada é usualmente extensa, no sentido de que 10 a 50% das unidades mero da cadeia são ligadas
cruzadamente. Apenas aquecimento até temperaturas excessivas causará a quebra destas ligações
cruzadas e a degradação do polímero. Polímeros termorrígidos são geralmente mais duros, mais
fortes e mais frágeis, do que os termoplásticos, e têm melhor estabilidade dimensional. A maioria
dos polímeros cruzadamente ligados e dos polímeros de rede, que incluem borrachas vulcanizadas,
expoxes e resinas fenólicas e poliésteres, são termorrígidas.
16.6 - VISCOELASTICIDADE
Nós sabemosque um polímero amorfo pode se comportar como um vidro a baixas
temperaturas, um sólido tipo borracha (elastomérico) em temperaturas intermediárias (acima da
temperatura detransição vítrea) e um líquido viscoso quando a temperatura é elevada mais ainda.
Para deformações relativamente pequenas, o comportamento mecânico a baixas temperaturas pode
ser elástico; isto é, em conformidade com a lei de Hooke, σ = Eε. Na mais alta temperatura,
prevalece o comportamento viscoso ou tipo líquido. Para temperaturas intermediárias é encontrado
um sólido tipo borracha que exibe as características mecânicas combinadas destes 2 extremos; a
condição é denominada viscoelasticidade. A deformação elástica é instantânea, o que significa que
a deformação total ocorre no instante em que a tensão é aplicada ou aliviada (isto é, a deformação é
independente do tempo). Em adição, após o alívio da tensão externa, a deformação é totalmente
recuperada - a amostra assume suas dimensões originais. O comportamento está representado na
Figura 16.8b como deformação versus tempo para a curva carga instantânea-tempo, mostrado na
Figura 16.8a.
Figura 16.8 (a) Carga versus tempo, onde a carga é aplicada instantâneamente no tempo t a e
aliviada no tempo t r . Para o ciclo carga-tempo em (a), as respostas deformação versus tempo são
para comportamentos totalmente elásticos(b), viscoelasticos (c) e viscosos (d).
À guisa de contraste, para comportamento totalmente viscoso, a deformação não é