Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/S0104-14282009000400014
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Aplicação de Indentação Instrumentada na Caracterização Mecânica de Poliuretana Derivada de Óleo de Mamona

Instrumented Indentation Applied to The Mechanical Characterization of Polyurethane Derived From Castor Oil

Lepienski, Carlos M.; Chierice, Gilberto O.; Claro Neto, Salvador; Azevedo, Elaine C.

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Resumo

Neste trabalho são investigadas as propriedades mecânicas de poliuretana derivada do óleo de mamona, utilizando a técnica de indentação instrumentada com penetradores de geometrias piramidal e esférica. Foi analisada a influência da forma do penetrador utilizado nos ensaios de indentação instrumentada para se obter valores das propriedades mecânicas de polímero derivado de óleo de mamona. Os penetradores utilizados são de pontas piramidais dos tipos Berkovich e canto de cubo e esférico de raio igual a 150 μm em um Nanoindenter XPTM com cargas aplicadas entre 1 e 200 mN. As penetrações variam de acordo com o formato do penetrador, sendo maiores para pontas agudas. A dureza e o módulo de elasticidade foram determinados, utilizando o método de Oliver e Pharr. Verificou-se que os valores medidos para a dureza são maiores para penetradores mais agudos. Os valores obtidos com a ponta piramidal Berkovich foram de 0,14 GPa para pequenas penetrações e 0,12 GPa para maiores penetrações. Já os valores obtidos com ponta canto de cubo foram 25 a 30% maiores. Isso está relacionado com os volumes das regiões que apresentam deformações plásticas elevadas, no caso de penetradores agudos comparados com os volumes das regiões que sofrem deformações viscoelásticas. A viscosidade aparente determinada, utilizando penetrador esférico em testes de força aplicada constante, é igual a (22 ± 2) × 1012 Pa.s.

Palavras-chave

Poliuretana, viscoelasticidade, indentação instrumentada, dureza, módulo de elasticidade

Abstract

The mechanical properties of polyurethane derived from castor oil, obtained by instrumented indentation technique with pyramidal and spherical indenters are reported. The influence of the indenter shape on the values of mechanical properties of the polymer was investigated. The indentations were made with pyramidal Berkovich, cube corner and a spherical indenter with radius of 150 μm in a Nanoindenter XPTM. The applied loads varied between 1 and 200 mN. The penetration depth increases for acute indenters, being higher for the cube corner tip. The hardness and elastic modulus were determined using the method of Oliver and Pharr. It was found that the measured values for hardness are higher for more acute indenters. The hardness with the pyramidal Berkovich tip was 0.14 GPa for small penetrations and 0.12 GPa for higher penetration depths. The values obtained with a cube corner tip were 25 to 30% higher. This is related to the volumes of regions with high plastic deformation in the case of acute indenters compared to the volumes of regions that present viscoelastic deformation. The apparent viscosity determined using the spherical indenter, in tests with applied constant forces, is equal to (22 ± 2) × 1012 Pa.s.

Keywords

Polyurethane, viscoelasticity, indentation hardness, elastic

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