Influência do tempo de resfriamento na morfologia e propriedades mecânicas no poli-éter-éter-cetona (PEEK)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferrari, Gustavo
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/215546
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2019
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spelling Influência do tempo de resfriamento na morfologia e propriedades mecânicas no poli-éter-éter-cetona (PEEK)Engenharia mecânicaMoldagem por injeção de plásticoPolímerosDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2019O poli-éter-éter-ketona (PEEK) é um polímero semicristalino que vem recebendo atenção na área biomédica por várias décadas, devido à sua alta resistência mecânica, biocompatibilidade e rádio-opacidade quando comparado à outros polímeros usualmente utilizados. Devido a essas características, o PEEK apresenta várias aplicações na área médica, pode-se citar as placas de coluna cervical, próteses dentárias e próteses de quadril. Este trabalho trata de investigar a influência do tempo de resfriamento no processamento de PEEK via moldagem por injeção. O tempo de resfriamento influencia no percentual de cristalinidade do injetado, resultando em diferentes propriedades mecânicas. Foram vari-ados três tempos de residência em molde fechado: 10, 30 e 60 segundos, com temperaturas de superfície do molde de 140 °C. Amostras de corpos de prova ASTM-D638 foram fabricadas via moldagem por injeção e então caracterizadas através de ensaios de densidade, microscopia óptica (para análise da camada congelada), ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC) em duas regiões diferentes dos corpos de prova, ensaios dinâmico-mecânicos (DMA) e ensaios de tração em 3 diferentes velocidades de ensaio. A microscopia óptica mostrou variação da espessura das camadas congeladas em amostras da mesma condição de processamento, além de demonstrar que maior tempo de residência leva à camadas congeladas menores. O percentual de cristalinidade obtido por DSC demonstrou que há diferença na cristalinidade dos injetados em diferentes regiões do corpo de prova, além de haver pouca variação na cristalinidade dos injetados para as mesmas condições de processamento na região central dos componentes. Os ensaios DMA mostraram que amostras com 10 segundos de resfriamento possuem valores de grau de amortecimento maiores, seguidas das amostras com 30 segundos e, com menor grau de amortecimento, 60 segundos de resfriamento. Por fim, os ensaios de tração apresentaram pequena variação no módulo de elasticidade, tensão máxima e deformação na tensão máxima, tanto entre as diferentes condições de moldagem quanto nas diferentes velocidades de ensaio. A deformação na ruptura foi a propriedade que apresentou maior variação, influenciada pela espessura da camada congelada que também apresentou grande variação, a qual provavelmente foi resultado de tem-peraturas de superfície do molde.Abstract: Polyether-ether-ketone (PEEK) is a semi-crystalline polymer that has been receiving a lot of attention in the biomedical area due to its high mechanical properties when compared to other polymers, biocompatibility and radio-opacity. Among its several applications, PEEK has been used so far on spinal and cranial implants, screws and fixation plates and there is a wide possibility to expand these applications. The present work investigates the cooling time of PEEK when processed by injection molding. It was used 10, 30 and 60 seconds of cooling time, with mold surface temperatures of 140 °C. Samples were manufactured with ASTM-D638 type V geometries and the characterization techniques used were: optical microscopy (to analyze the frozen layer); differential scanning calorimetry (DSC), from 0 to 360 °C and 10 °C per minute); dynamic mechanical analysis (DMA), from 45 to 200 °C with 3 °C per minute; tensile tests were conducted with 3 different speeds. It was verified from optical microscopy that the frozen layer varied significantly for the same cooling time. Bigger frozen layers were observed on samples submitted to a smaller cooling time. DSC results showed there is difference on the percentage of cristalinity on different regions of the part and small variation of cristalinity in the center of the parts for all cooling times. DMA showed the highest damping peaks on samples with 10 seconds of cooling time. Tensile tests showed the Young?s modulus, tensile strength and strain did not change when different cooling times were applied. Strain at break was the property that showed highest variation on the mechanical properties, which was influenced by the thickness of the frozen layer that also exhibited significant variation. That can be a result of the mold surface temperature being below the specified.Salmoria, Gean VitorGindri, Izabelle de MelloUniversidade Federal de Santa CatarinaFerrari, Gustavo2020-10-21T21:17:46Z2020-10-21T21:17:46Z2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis126 p.| ils., gráfs., tabs.application/pdf364402https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/215546porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-10-21T21:17:46Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/215546Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-10-21T21:17:46Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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