Estudo do envelhecimento térmico de um epóxido por técnicas de aniquilação de positrões e ensaios mecânicos

• Autor(a) principal: Ferreira, Mónica Filomena Castro
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10348/5588
• topic: Polímeros; Epóxido; Envelhecimento físico; Volume livre; Entalpia de relaxação; Módulo de elasticidade; Módulo de relaxação

As resinas de epóxidos são polímeros com uma excelente estabilidade térmica e uma elevada resistência química, sendo utilizados em estruturas sujeitas a solicitações mecânicas, higrotérmicas e químicas complexas. Conhecer o comportamento destes materiais a longo prazo é um problema que ainda está por resolver, mas cuja solução é essencial para assegurar a integridade e fiabilidade das estruturas construídas à base de resinas de epóxido. Um dos aspetos do problema geral da durabilidade dos polímeros é a caracterização do envelhecimento físico em condições isotérmicas, a temperaturas de envelhecimento inferiores à temperatura de transição vítrea. É este o tema da presente dissertação de mestrado. Esta dissertação visa analisar o envelhecimento físico de um epóxido comercial a temperaturas de envelhecimento constantes: 30ºC, 40ºC, 50ºC, 60ºC e 70ºC. A espectroscopia de infravermelhos por transformada de Fourier (FTIR) foi usada para monitorizar a composição química, tendo-se constatado que o material não sofreu qualquer alteração durante o programa de envelhecimento. A calorimetria diferencial de varrimento (DSC) foi empregue para determinar a temperatura de transição vítrea, bem como para descrever a evolução do envelhecimento físico através das temperaturas características do pico endotérmico e da entalpia de relaxação. Todas estas grandezas térmicas evidenciaram um aumento exponencial para o equilíbrio com o tempo de envelhecimento. Foram realizados ensaios de flexão em três pontos, em regime de carregamento monótono e em regime de relaxação, para avaliar o efeito do envelhecimento físico no comportamento elástico e viscoelástico. Para todas as velocidades de deformação, observamos um aumento do módulo de elasticidade com a temperatura e com o tempo de envelhecimento, sendo a lei de Cowie-Fergunson adequada para descrever a evolução temporal do módulo de elasticidade. O módulo de relaxação foi descrito através da lei de Findley, tendo-se constatado que os parâmetros desta lei não dependem da temperatura de envelhecimento, mas diminuem ao longo do envelhecimento. Para tentar explicar as diferentes propriedades macroscópicas de natureza física, química e mecânica do epóxido, utilizou-se a espectroscopia de tempo de vida de aniquilação de positrões (PALS). Esta técnica permitiu caracterizar o volume livre do epóxido e, através da evolução da fração desse volume livre, perceber o mecanismo associado ao envelhecimento térmico, quando a temperatura de envelhecimento é variável.