Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/0104-1428.1643
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Falha por Stress Cracking em Híbridos PET/Argila

Stress Cracking Failure of PET/Clay Composites

Teófilo, Edvânia T.; Silva, Emanuela Santos; Silva, Suédina M. L.; Rabello, Marcelo S.

Downloads: 0
Views: 278

Resumo

O presente estudo investiga a falha por stress cracking em polímeros contendo argila montmorilonítica. Ensaios de tração e de relaxação de tensão foram conduzidos para avaliar a resistência ao stress cracking do PET puro e dos híbridos PET/argila em contato com soluções aquosas de hidróxido de sódio. As análises por difratometria de raios-X evidenciaram que a argila adicionada não gerou uma estrutura esfoliada e sim a obtenção de microcompósitos. Os resultados mostraram que a presença de argila dispersa no PET causa concentração de tensão, o que exerce forte influência no comportamento de stress cracking, com os efeitos sendo afetados pela ordenação lamelar e ao teor de carga, resultando em maiores taxas de relaxação de tensão. A argila com menor regularidade no empilhamento lamelar, embora ocasione menor concentração de tensão, favorece mais o fissuramento superficial da matriz, sugerindo que o efeito de barreira ao fluido não foi efetivo. Medidas de massa molar evidenciaram que a argila acelera o ataque químico da matriz quando elevadas concentrações de solução são utilizadas, porém diminui o efeito da tensão mecânica na degradação.

Palavras-chave

PET, argila, stress cracking, nanocompósitos.

Abstract

This study investigates stress-cracking failure of polymer/clay composites. Tensile and stress relaxation tests were conducted to evaluate the stress cracking resistance of PET and PET/clay in the presence of sodium hydroxide aqueous solution. The X-ray diffraction analyses showed that the clay formed a typical structure of a microcomposite, and not an exfoliated structure. The presence of clay causes stress concentration, with a strong consequence to the stress cracking behavior, but the effects depend on the lamellar ordering and the content of clay. When the clay lamellae are less ordered the rise in stress concentration is lower, but causes more surface cracks on the polymer, suggesting that the barrier effect was not very effective. Molar mass measurements showed that the clay accelerates the chemical attack of the matrix when higher concentrations of NaOH are used, but reduces the effect of mechanical stress on degradation.

Keywords

PET, clay, stress-cracking, nanocomposites.

References

1. Romão, W.; Spinacé, M. A. S. & Paoli, M.-A. D. - Polímeros., 19, p.121 (2009). http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282009000200009.

2. Wiebeck, H. & Harada, J. - “Plásticos de engenharia: tecnologia e aplicações”. Artiliber, São Paulo (2005).

3. Wang, Y.; Gao, J.; Ma, Y. & Agarwal, U. S. - Compos., Part B Eng., 37, p.399 (2006). http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2006.02.014.

4. Sánchez-Solís, A.; Romero-Ibarra, I.; Estrada, M. R.; Calderas, F. & Manero, O. - Polym. Eng. Sci., 44, p.1094 (2004). http://dx.doi.org/10.1002/pen.20102.

5. Wan, T.; Chen, L.; Chua, Y. C. & Lu, X. - J. Appl. Polym. Sci., 94, p.1381 (2004). http://dx.doi.org/10.1002/app.20975.

6. Ou, C. F.; Ho, M. T. & Lin, J. R. - J. Appl. Polym. Sci., 91, p.140 (2004). http://dx.doi.org/10.1002/app.13158.

7. Davis, C. H.; Mathias, L. J.; Gilman, J. W.; Schiraldi, D. A.; Shields, J. R.; Trulove, P.; Sutto, T. E. & Delong, H. C. - J. Polym. Sci., B, Polym. Phys., 40, p.2661 (2002). http://dx.doi.org/10.1002/polb.10331.

8. Ezrin, M. - “Plastics failure guide”, Hanser, Munich (1996).

9. Lustiger, A. Medical Plastics and Biomaterials Magazine, p.66, July (1996).

10. Jansen, J. A. Adv. Mater. Process., p.50, June (2004).

11. Turnbull, A.; Maxwell, A. S. & Pillai, S. - Polym. Test., 19, p.117 (2000). http://dx.doi.org/10.1016/S0142-9418(98)00076-2.

12. Hansen, C. M. - Polym. Degrad. Stabil., 77, p.43 (2002). http://dx.doi.org/10.1016/S0141-3910(02)00078-2.

13. Nielsen, T. B. & Hansen, C. M. - Polym. Degrad. Stabil., 89, p.513 (2005). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2004.12.027.

14. Kjellander, C. K.; Nielsen, T. B.; Ghanbari-Siahkali, A.; Kingshott, P.; Hansen, C. M. & Almdal, K. - Polym. Degrad. Stabil., 93, p.1486 (2008). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2008.05.011.

15. Paul, D. R. & Robeson, L. M. - Polymer., 49, p.3187 (2008).

16. Sinha Ray, S. & Okamoto, M. - Prog. Polym. Sci., 28, p.1539 (2003). http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2003.08.002.

17. Calcagno, C. I. W. - “Estudo da morfologia, do comportamento de cristalização e das propriedades mecânicas de nanocompósitos de PET e PP/PET com montmorilonita”, Tese de Doutorado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil (2007).

18. Teófilo, E. T. & Rabello, M. S. - REMAP, 8, p.141 (2013).

19. Berkowitz, S. A. - J. Appl. Polym. Sci., 29, p.4353 (1984). http://dx.doi.org/10.1002/app.1984.070291264.

20. Ghanbari, A.; Heuzey, M. C.; Carreau, P. J. & Ton-That, M. T. - Polymer (Guildf.)., 54, p.1361 (2013). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2012.12.066.

21. Beatrice, C. A. G. - “Estudo das propriedades reológicas de nanocompósitos para a produção de filmes tubulares”, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de São Carlos, Brasil (2008).

22. Calcagno, C. I. W.; Mariani, C. M.; Teixeira, S. R. & Mauler, R. S. - Polymer (Guildf.)., 48, p.966 (2007). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2006.12.044.

23. Barber, G. D.; Calhoun, B. H. & Moore, R. B. - Polymer (Guildf.)., 46, p.6706 (2005). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2005.05.024.

24. Costache, M. C.; Heidecker, M. J.; Manias, E. & Wilkie, C. A. - Polym. Adv. Technol., 17, p.764 (2006). http://dx.doi.org/10.1002/pat.752.

25. Leite, I. F.; Raposo, C. M. O.; Malta, O. M. L.; Silva, S. M. L. REMAP, 5, p.5 (2010).

26. Carastan, D. J. - “Obtenção e caracterização reológica de nanocompósitos de polímeros estirênicos”, Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo, Brasil (2007).

27. Teófilo, E. T.; Melo, R. N.; Silva, S. M. L. & Rabello, M. S. - Polímeros., 19, p.202 (2009). http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282009000300008.

28. Teófilo, E. T.; Silva, S. M. L. & Rabello, M. S. - J. Appl. Polym. Sci., 118, p.3089 (2010). http://dx.doi.org/10.1002/app.32748.

29. Sousa, A. R.; Araujo, E. S.; Carvalho, A. L.; Rabello, M. S. & White, J. R. - Polym. Degrad. Stabil., 92, p.1465 (2007). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2007.05.008.

30. Moskala, E. J.; Jones, M. Medical Plastics and Biomaterial Magazine, p.34, May (1998).

31. Xu, X.; Ding, Y.; Qian, Z.; Wang, F.; Wen, B.; Zhou, H.; Zhang, S. & Yang, M. - Polym. Degrad. Stabil., 94, p.113 (2009). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2008.09.009.

32. Bikiaris, D. - Thermochim. Acta., 523, p.25 (2011). http://dx.doi.org/10.1016/j.tca.2011.06.012.

33. Donelli, I.; Freddi, G.; Nierstrasz, V. A. & Taddei, P. - Polym. Degrad. Stabil., 95, p.1542 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2010.06.011.

34. Bär, M. - “Estudo da fotooxidação de nanocompósito PP/bentonita”, Dissertação de Mestrado, Universidade Estadual de Ponta Grossa, Brasil (2008).

35. East, G. C. & Rahman, M. - Polymer (Guildf.)., 40, p.2281 (1999). http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00451-0.
588371b77f8c9d0a0c8b4a22 polimeros Articles
Links & Downloads

Polímeros: Ciência e Tecnologia

Share this page
Page Sections