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Sobre o conceito de transição vítrea em polímeros

No âmbito do tema dos polímeros e suas aplicações, o conceito de temperatura de transição vítrea (Tg) é uma das propriedades térmicas fundamentais e pode ser usada para distinguir duas categorias de polímeros: os plásticos e os elástomeros (borrachas).

Entende-se por Tg a temperatura abaixo da qual um polímero amorfo se torna duro e frágil (estado vítreo), e acima da qual o mesmo polímero é macio (estado “borrachoso”).

Em termos experimentais, esta é a temperatura de aquecimento do material a partir da qual este se torna um líquido viscoso e escoa. É, por isso, essencial conhecer a temperatura de transição vítrea quando se pretende selecionar um polímero amorfo para uma determinada aplicação.

A imagem abaxo ilustra as diferenças entre um polímero amorfo e um polímero cristalino. Na prática, como um mesmo material pode conter uma porção amorfa e uma porção cristalina, isso faz com que um dado material seja classificado não só quanto à sua Tg como também em termos do seu ponto de fusão. Porém, na porção cristalina do material apenas haverá fusão, e na porção amorfa apenas haverá transição vítrea.



Existem formas de aumentar a Tg de um polímero, as quais podem passar pela introdução de anéis aromáticos ou cíclicos, pela presença de grupos polares ou pelo aumento do peso molecular. Em sentido contrário, a adição de plastificantes pode reduzir a temperatura de transição vítrea.
Fonte: Polymeric Systems and Applications -  S.Sinha, V. Kumar

Experiência: Transição vítrea numa garrafa de polietileno tereftalato (PET)

As “garrafas de plástico”, que são feitas de polietileno tereftalato  (PET), são processadas no estado amorfo.  No decorrer do processo de formação das garrafas, a porção amorfa do polímero são esticadas e “congeladas” na forma desejada, através do arrefecimento do material abaixo da temperatura de transição vítrea. 

Ao reaquecer o material acima dessa temperatura (cerca de 75ºC) é possível libertar as moléculas amorfas e permitir-lhes um arranjo aleatório, fazendo a estrutura da garrafa perder diâmetro e comprimento.
A parte cristalina do material, que só derrete a cerca de 250ºC fica presa na parte amorfa.

Transição vítrea numa garrafa de polietileno (PET)
Fonte: DoITPoMS, The University of Cambridge.


3 comentários:

Marlon Polaz disse...

PET seria Polietileno tereftalato e não apenas Polietileno.

Lucas Carneiro disse...

O Poli(Tereftalato de Etileno) é a famosa PET, Polieteno ou Polietileno é abreviado como PE.

Eduardo Gomes disse...

A Tg é talvez o mais importante parâmetro para definição de um polímero. Serve para diversas questões:
- Resistência à temperatura (quanto maior a Tg maior a resistência À T);
- Indicador de processamento (temperaturas de injeção);
- Mede o comportamento mecânico dos polímeros, comportamento mecânico passa de frágil a dúctil;
- Serve para encontrar o tipo de polímero, sabendo-se a sua Tg sabe-se qual o tipo de polímero;
- Nos amorfos, a Tg serve como forma de amolecimento do polímero, além de servir como base para todos os aspetos da ciência de polímeros.

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