- PGMEC - Universidade Federal Fluminense

Transcrição

PGMEC
PROGRAMA
FRANCISCO
EDUARDO
MOURÃO
SABOYA
DE
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
ESCOLA DE ENGENHARIA
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
Dissertação de Mestrado
ANÁLISE TÉRMICA DE POLÍMERO
DGEBA (DIGLICIDIL ÉTER DE BISFENOL
A) E SUA RELAÇÃO NA RESISTÊNCIA DE
JUNTAS COLADAS
JULIANA PRIMO BASÍLIO DE SOUZA
MARÇO DE 2012
JULIANA PRIMO BASÍLIO DE SOUZA
ANÁLISE TÉRMICA DE POLÍMERO DGEBA (DIGLICIDIL
ÉTER DE BISFENOL A) E SUA RELAÇÃO NA
RESISTÊNCIA DE JUNTAS COLADAS
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Programa Francisco Eduardo Mourão Saboya
de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da
UFF como parte dos requisitos par a a obtenção
do título de Mestre em Ciências em Engenharia
Mecânica
Orientador:
João Marciano Laredo dos Reis (PGMEC/UFF)
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
NITERÓI, 2012
ANÁLISE TÉRMICA DE POLÍMERO DGEBA (DIGLICIDIL
ÉTER DE BISFENOL A) E SUA RELAÇÃO NA
RESISTÊNCIA DE JUNTAS COLADAS
Esta Tese é parte dos pré-requisitos para a obtenção do título de
MESTRE EM ENGENHARIA MECÂNICA
Área de concentração: Mecânica dos Sólidos
Aprovada em sua forma final pela Banca Examinadora formada pelos professores:
Prof. João Marciano Laredo dos Reis (Ph.D.)
Universidade Federal Fluminense
(Orientador)
Prof. Heraldo da Costa Mattos (Dsc.)
Universidade Federal Fluminense
Profª. Verônica Maria de Araújo Calado (Dsc.)
Universidade Federal do Rio de Janeiro
2
Dedico este trabalho
aos meus pais, minha referência de vida,
ao meu namorado, Alexandre Arias, por todo o incentivo, carinho e paciência
e a todos os meus amigos, por estarem sempre ao meu lado, principalmente nos momentos
mais difíceis dessa jornada.
ii
Agradecimentos
À Universidade Federal Fluminense.
Ao Professor João Marciano Laredo Reis pela orientação, pelas palavras de incentivo e pelo
apoio constantes.
À CAPES, por ter me concedido esta Bolsa de Mestrado, sem a qual tudo teria sido mais
difícil.
Ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal
Fluminense que me concedeu esta oportunidade de aumentar meus conhecimentos,
principalmente a todos os professores do PGMEC pelo carinho, incentivo e amizade e
também aos funcionários do programa, por sua dedicação e carinho.
Ao RECAT – UFF, especialmente aos professores Fábio Passos, Ana Carla e Hugo, pelo
apoio durantes as análises de DSC e amizade.
Ao LADEq – UFRJ, especialmente à Professora Verônica Calado e à amiga Rosana pela
análises de DMA.
À minha família, que mesmo longe, não deixaram de acreditar na minha capacidade e dar
apoio nas horas mais críticas.
Ao meu namorado, Alexandre Arias, pela constante presença, carinho e apoio. E à sua
família, pela acolhida e amizade.
À minha segunda família, os Canto e os Marins por tanto carinho e incentivo constantes e
incondicionais.
Às minhas amigas, Danielle Andrade e Gabriela Nieva pela amizade, apoio e momentos
felizes.
À todos meus amigos pelos momentos de risos e estudos.
iii
RESUMO
Este trabalho utiliza diferentes tipos de análise térmica para caracterizar termomecanicamente
os polímeros epoxílicos de base DGEBA de maior aplicabilidade em reparos de tubulação e
fabricação de juntas coladas na indústria do petróleo. Foram utilizadas análises de
Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Análise Termodinâmico-Mecânica (DMA)
para determinar a temperatura de transição vítrea (Tg) de três adesivos epóxi comerciais
diferentes. Juntamente a essas análises, foram feitas análises Termogravimétricas (TGA) para
estudar o comportamento destes materiais frente a elevadas temperaturas. Posteriormente,
estudos de resistência mecânica de juntas coladas produzidas com as mesmas resinas foram
efetuados, visando corroborar os resultados anteriores. Para essa etapa, foram utilizados os
resultados de ensaios de cisalhamento das juntas coladas em diferentes temperaturas,
permitindo determinar a temperatura máxima de serviço do material, que deveria estar
próxima da Tg determinada inicialmente.
iv
ABSTRACT
This work uses different types of thermal analysis to characterize, thermomechanically, epoxy
polymers based on DGEBA more applicable to pipeline repairs and manufacture of single lap
joints in the oil industry. It was used analysis of Differential Scanning Calorimetry (DSC) and
Thermodynamic-mechanical analysis (DMA) to determine the glass transition temperature
(Tg) of three different commercial epoxy adhesive. Together, thermogravimetric analyzes
were performed (TGA) to study the behavior of these materials at elevated temperatures.
Later, studies of mechanical strength of bonded joints produced with the same adhesives were
performed in order to corroborate the previous results. For this step, was used the results of
single lap joints tests at different temperatures, allowing determine the maximum service
temperature of the material, which should be close to the Tg determined initially.
v
Lista de Figuras
Figura 2.1- Classificação dos compósitos [3]......................................................................................................... 7
Figura 2.2 - Combinação das possíveis matrizes de materiais compósitos [3]. ..................................................... 9
Figura 2.3 - Monômero epóxi [6]. ........................................................................................................................ 12
Figura 2.4 - Estrutura molecular do DGEBA. ...................................................................................................... 13
Figura 2.5 - Representação esquemática de curvas características da análise de polímeros utilizando técnicas
de análise térmica, em função da temperatura (T) ou do tempo (t) [1]. ............................................................... 17
Figura 2.6 - Curva de decomposição térmica de um material [1]. ....................................................................... 19
Figura 2.7 - Curva de decomposição térmica de um material: (—) registro da decomposição térmica (TG); (...)
registro da derivada da curva de decomposição térmica (DTG) [1]. ................................................................... 20
Figura 2.8 - Desenho detalhado de um instrumento de termogravimetria [1]. .................................................... 21
Figura 2.9 - Curva típica de uma análise térmica diferencial; a) variação da capacidade calorífica; b) reação
exotérmica e c) reação endotérmica [8]. .............................................................................................................. 25
Figura 2.10 - Curva de DSC da amostra de poli(tereftalato de etileno) (PET), registrada a 20°C/min [1]. ....... 28
Figura 2.11 - Diagramas de blocos de DTA e DSC [1]. ....................................................................................... 29
Figura 2.12 - Curvas de DTA e DSC [8]............................................................................................................... 30
Figura 2.13 - Equipamento de DSC. ..................................................................................................................... 32
Figura 2.14 – Porta amostras de um equipamento de DSC. ................................................................................. 33
Figura 2.15 – Deformação por: (a) tração, (b) cisalhamento e (c) compressão [1]. ........................................... 35
Figura 2.16 - Dependência do valor do módulo em função da temperatura [1]. ................................................. 36
Figura 2.17 - Curva de TMA, no modo flexão, de um material polimérico em função da temperatura [1]. ........ 38
Figura 2.18 - Desenho detalhado do equipamento NETZSCH DMA 242 C® [8]. ............................................... 42
Figura 2.19 - Dependência das propriedades de um polímero, bem como das temperaturas de fusão e de
transição vítrea, em relação ao peso molecular [4]. ............................................................................................ 46
Figura 3.1- Estrutura química do Bisfenol A e .da Epicloridrina [12]. ................................................................ 47
Figura 3.2 - Estrutura química do DGEBA........................................................................................................... 48
Figura 3.3 - Matriz (a) e endurecedor (b) do compósito ARC 858. ...................................................................... 49
Figura 3.4 - Produto BELZONA 1111. ................................................................................................................. 50
Figura 3.5 - Produto MM-Metal SS-Steelceramic................................................................................................. 51
Figura 3.6 – Gabarito para alinhamento dos corpos de prova. ............................................................................ 55
Figura 4.1 - Gráfico das análises de DSC para o ARC 858.................................................................................. 57
Figura 4.2- Gráfico das análises de DSC para o BELZONA 1111. ...................................................................... 58
Figura 4.3 - Gráfico das análises de DSC para o MM - METAL SS - STEELCERAMIC. .................................... 59
Figura 4.4 - Diferenças entre os resultado de DSC e DMA. ................................................................................. 62
Figura 4.5 - Juntas coladas de ARC 858 [17]....................................................................................................... 64
Figura 4.6 - Juntas coladas de BELZONA 1111. .................................................................................................. 65
Figura 4.7 - Juntas coladas de MM-Metal SS-Steelceramic [18]. ........................................................................ 66
Figura 4.8 - Comparação geral dos resultados. ................................................................................................... 67
Figura 4.9 -Resultados das análises de TGA. ....................................................................................................... 68
vi
Lista de Tabelas
Tabela 2.1- Transições relacionadas aos processos físicos e químicos que ocorrem durante o aquecimento [8].
............................................................................................................................................................................... 31
Tabela 2.2 - Equipamentos comerciais e suas características de faixa de frequência e de módulo [1]. .............. 41
Tabela 2.3 - Temperaturas de fusão e de transição vítrea para alguns materiais poliméricos mais comuns [4]. 45
Tabela 3.1 - Dados técnicos do produto ARC 858. ............................................................................................... 49
Tabela 3.2 - Dados técnicos do produto MM-Metal SS-Steelceramic. .................................................................. 51
Tabela 3.3 - Dados variáveis dos ensaios de DSC. ............................................................................................... 52
Tabela 3.4 - Massa das amostras utilizadas na TGA. ........................................................................................... 54
Tabela 3.5 - Dados investigados em cada análise................................................................................................. 54
Tabela 4.1- Resultados das análises de DSC. ....................................................................................................... 60
Tabela 4.2 - Resultados das análises de DMA. ..................................................................................................... 61
SUMÁRIO
DEDICATÓRIA ..................................................................................................................................... I
AGRADECIMENTOS ......................................................................................................................... II
RESUMO ............................................................................................................................................. III
ABSTRACT ......................................................................................................................................... IV
LISTA DE FIGURAS ...........................................................................................................................V
LISTA DE TABELAS ......................................................................................................................... VI
SUMÁRIO ......................................................................................................................................... VII
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................... 3
1.1 PESO MOLECULAR DOS POLÍMEROS ............................................................................................ 3
1.1.1 EFEITO NA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO............................................................................................ 4
1.2 TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO VÍTREA....................................................................................... 4
1.3 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................................... 5
2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................................... 6
2.1 COMPÓSITOS ESTRUTURAIS ......................................................................................................... 6
2.1.1 – DEFINIÇÕES E CLASSIFICAÇÃO ................................................................................................. 6
2.2 COMPONENTES CONSTITUINTES DE UM COMPÓSITO ................................................................ 8
2.2.1 MATRIZES .................................................................................................................................... 8
2.2.2 FASE DISPERSA .......................................................................................................................... 14
2.3 ANÁLISES TÉRMICAS................................................................................................................... 16
2.3.1 TERMOGRAVIMETRIA (TG) OU ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA (TGA) E TERMOGRAVIMETRIA
DERIVATIVA (DTG) ............................................................................................................................... 18
2.3.2 ANÁLISE TÉRMICA DIFERENCIAL (DTA) E CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA (DSC)
22
2.3.3 ANÁLISES TERMOMECÂNICAS: ANÁLISE TERMOMECÂNICA (TMA) E ANÁLISE
TERMODINÂMICO – MECÂNICA (DMA OU DMTA) .............................................................................. 34
2.4 TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO VÍTREA (TG) ............................................................................. 43
2.4.1 FATORES QUE INFLUENCIAM A TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO VÍTREA.................................... 44
3 – MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................................................... 47
viii
3.1 MATERIAL ESTUDADO ................................................................................................................ 47
3.1.1 ARC 858 .................................................................................................................................... 48
3.1.2 BELZONA 1111 ....................................................................................................................... 50
3.1.3 MM-METAL SS-STEELCERAMIC ............................................................................................... 51
3.2 MÉTODOS – ANÁLISES TÉRMICAS.............................................................................................. 52
3.2.1 CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE TEMPERATURA (DSC) ......................................................... 52
3.2.2 ANÁLISE TERMODINÂMICO-MECÂNICA (DMA) ........................................................................ 53
3.2.3 ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA (TGA) ................................................................................... 53
3.2.4 OBTENÇÃO DA TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO VÍTREA (TG) ..................................................... 54
3.3 MÉTODOS – FABRICAÇÃO E ENSAIO DAS JUNTAS COLADAS ................................................... 55
3.3.1 CONFECÇÃO DOS CORPOS DE PROVA ..............................................................................55
3.3.2 ENSAIOS DE JUNTAS COLADAS. ................................................................................................. 56
4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................... 57
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
RESULTADOS DO DSC ................................................................................................................. 57
RESULTADO DO DMA ................................................................................................................. 60
COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS DAS ANÁLISES DE DSC COM O DMA ........................ 61
COMPARAÇÃO COM OS ESTUDOS DE JUNTAS COLADAS ........................................................... 63
RESULTADOS DA TGA ................................................................................................................ 67
5 - CONCLUSÕES:.......................................................................................................................... 70
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................ 72
7 ANEXOS ........................................................................................................................................ 74
3
1 Introdução
A ciência dos polímeros surgiu nos centros de pesquisas das indústrias, que
necessitavam entender e produzir novas variações de plásticos, borrachas, adesivos, fibras,
etc. Apenas muito tempo depois o estudo dos polímeros foi estendido à comunidade
acadêmica. Provavelmente por sua origem, o estudo dos polímeros tende a ser mais
interdisciplinar, combinando química, engenharia química, ciência dos materiais, engenharia
mecânica, etc.
Quimicamente, polímeros são moléculas de cadeia longa, com peso molecular muito
alto, usualmente medido em centenas de milhares de unidades de massa atômica.
A literatura disponível usualmente aplica o termo resina para referenciar os polímeros;
um termo originário na indústria, que tomou força no meio acadêmico antes do completo
entendimento das estruturas de cadeia longa.
1.1 Peso molecular dos polímeros
A característica mais marcante dos polímeros é o seu tamanho molecular. O alto peso
molecular e a estrutura química dos materiais poliméricos são os principais responsáveis pelas
suas propriedades e, consequentemente, pela sua utilização em inúmeras aplicações [1]
O peso molecular de um polímero não pode ser calculado como normalmente é feito
com compostos puros de baixo peso molecular. Polímeros são reticulados, elastômeros - antes
ou após a vulcanização - e resinas termorrígidas consistem de um agrupamento de moléculas
de vários tamanhos, ou seja, exibem normalmente uma distribuição de peso molecular e são
denominados polidispersos. Esta característica tende a complicar a determinação dessa
característica dos polímeros [1].
O peso molecular mínimo exato para que uma substância possa ser classificada como
polímero ainda é assunto de pesquisas e divergências dentre os estudiosos da área, no entanto,
comumente utiliza-se o valor de 25000 g/mol por ser o peso molecular mínimo que garanta
boas propriedades físicas e mecânicas para os polímeros mais usuais.
4
1.1.1 Efeito na Resistência à Tração
A resistência à tração de qualquer material é definida como a tensão de ruptura
durante uma elongação, medida em Pa, dyn/cm² ou lb/in².
Para materiais com baixo peso molecular, a resistência à tração, b, é perto de zero. E
à medida que este valor cresce, a resistência à tração aumenta rapidamente, até uma região
onde se estabiliza. Sabendo que os pontos de menor resistência de uma cadeia serão suas
extremidades, que não transmitem a força da ligação covalente, prevê-se que a resistência à
tração atinge um valor assintótico com peso molecular infinito.
Uma boa parte da descrição acima pode ser expressa por:
(1.1)
Onde Mn é a média do peso molecular e A e B são constantes. Novas teorias
apresentadas por Wool e outros cientistas sugerem que mais de 90% da resistência à tração e
outras propriedades mecânicas são alcançadas quando a cadeia possui oito enlaces no
comprimento.
1.2 Temperatura de transição vítrea
Cristalinidade e fusão são transições poliméricas já muito difundidas. A cristalização é
um tipo de transição de primeira ordem, neste caso, de líquido para sólido. Inúmeras
moléculas pequenas cristalizam, sendo uma das mais conhecidas transições.
Uma transição menos clássica, aplicada aos polímeros, é a transição vítrea. À
temperatura de transição vítrea, Tg, uma porção amorfa do polímero se torna mais macia.
5
A base dessa transição é ao início do movimento molecular coordenado das
moléculas. A baixas temperaturas, apenas movimentos de vibração são possíveis e o polímero
apresenta-se duro e vítreo. Já na região de transição vítrea, o polímero amolece, com o
módulo de elasticidade caindo em três ordens de grandeza. O polímero torna-se, então macio.
De acordo com a região do comportamento viscoelástico, as propriedades mecânicas
dos polímeros são bastante diferentes. Polímeros vítreos são duros e, muitas vezes, frágeis,
quebrando após pequena deformação. Na região de transição vítrea são mais extensíveis, às
vezes exibindo limite de elasticidade.
1.3 Considerações finais
Os tópicos acima abordados demonstram que o estudo dos polímeros é uma junção da
área teórica com a área aplicada. A estrutura, o peso molecular e o arranjo das moléculas dos
polímeros estão intimamente relacionados às propriedades físicas e mecânicas finais do
material.
Dessa maneira, este estudo contempla o estudo da temperatura de transição vítrea
como forma de prever o comportamento mecânico destes materiais frente à variação de
temperatura quando os mesmos são aplicados na fabricação de juntas coladas, muito
comumente utilizadas na indústria do petróleo.
Foram analisados três compósitos diferentes, e de fabricantes de distinto, tendo
somente a base como fator comum entre eles. A temperatura de transição vítrea foi
determinada por dois métodos: a calorimetria diferencial de varredura (DSC) e a análise
termodinâmica-mecânica (DMA) que serão comparados entre si e com a perda da resistência
das juntas coladas, fabricadas com esses materiais, estudadas em outros trabalhos, tendo por
finalidade definir se somente a análise térmica seria suficiente para qualificar o material para
a utilização em juntas coladas a altas temperaturas.
6
2
– Revisão
Bibliográfica
2.1Compósitos Estruturais
Inúmeras conquistas tecnológicas recentes, principalmente as relacionadas com
aplicações relevantes em diversas áreas, como as indústrias aeroespacial, petroquímica e
automobilística, somente se tronaram viáveis após o advento dos compósitos estruturais.
Embora a associação do termo compósito esteja ligada às tecnologias de ponta, a
origem destes materiais nos leva a milhares de anos atrás, visto que as madeiras, os ossos e os
tecidos musculares são exemplos dos chamados compósitos naturais.
Retornando a era moderna, essa classe de materiais é bastante ampla e abrangente,
compreendendo desde os polímeros reforçados com fibras, os materiais híbridos
metal/compósito e os concretos estruturais, e outros compósitos que incorporam matrizes
metálicas ou cerâmicas.
Em relação aos materiais estruturais isotrópicos tradicionais (materiais metálicos),
apresentam um grau de complexibilidade significativamente maior. Os metais apresentam
propriedades bem definidas, repetidas e previsíveis a partir de processos clássicos de
fabricação já consolidados tecnologicamente ao longo de muitas décadas, enquanto no que
tange aos materiais compósitos, suas propriedades são significativamente influenciadas por
um números de fatores e variáveis. O que, por um lado, torna o modelamento matemático do
comportamento mecânico dos compósitos mais difícil e trabalhoso, por outro, pode
possibilitar a liberdade de ajustes na manufatura do material de acordo com as necessidades
do projeto onde esse material será utilizado, dotando-o de propriedades específicas para cada
aplicação [3].
2.1.1 – Definições e classificação
Um compósito pode ser qualquer material, dependendo do nível de definição que
usamos. Por exemplo, uma mistura binária, como uma liga, pode ser considerado uma
7
estrutura compósita em uma escala atômica. Em termos de microestrutura, que é uma escala
maior do que o nível atômico, compósitos são compostos de cristais, fases e compostos. Com
esta definição, o aço, que é uma suspensão de carbono em ferro, é um compósito, o bronze,
uma liga unifásica, não é um compósito. Se subirmos mais um nível na escala de tamanho,
encontramos os compósitos macroestruturais: materiais compostos de fibras, matrizes e
partículas - que são sistemas materiais. Este alto nível de classificação estrutural é o mais
aplicado atualmente, logo, para termos desta dissertação um compósito é um material
formado pela combinação de diferentes outros materiais na composição ou forma, em uma
macro-escala, para a obtenção de características específicas e propriedades determinadas.
Quanto à classificação dos materiais compósitos podemos dividi-los em naturais e
sintéticos, de uma forma geral. No entanto, entre os sintéticos, que são os mais utilizados e
abrangem as várias opções de matriz, podem ser classificados segundo os vários tipos e
arranjos de reforços existentes como mostra a figura abaixo: [4]
Figura 2.1- Classificação dos compósitos [3].
8
Uma característica marcante dos é sua versatilidade quanto ao largo espectro de
propriedades físicas, químicas e mecânicas que podem ser obtidas pelas combinação de
diferentes tipos de matriz e pelas várias opções de reforços. O limite de combinações para a
obtenção de um compósito tende ao infinito da imaginação.[3]
Muitos materiais compósitos são constituídos de apenas duas fases: uma é denominada
matriz, que é contínua e circunda a outra fase, comumente chamada fase dispersa. As
propriedades de compósitos são uma função das propriedades das fases constituintes, das suas
quantidades relativas e da geometria da fase dispersa que neste contexto significa a forma das
partículas e o tamanho, distribuição e orientação das partículas [4].
Nesse trabalho, utilizou-se de três compósitos de mesma matriz, porém com carga
metálica em diferentes proporções (reforço particulado aleatório), obtendo assim, diferentes
propriedades.
2.2 Componentes Constituintes de um Compósito
2.2.1 Matrizes
As matrizes formam a fase contínua e têm como função principal transferir as
solicitações mecânicas às fibras e protegê-las do ambiente externo [5]. A escolha do tipo de
matriz a ser utilizada na manufatura do compósito se prende primeiramente à aplicação a que
o mesmo se destina e ao processo de obtenção [5]. Estas podem ser classificadas segundo sua
estrutura e natureza química como matrizes poliméricas (termorrígidas e termoplásticas),
cerâmicas, carbono e metálicas.
9
Figura 2.2 - Combinação das possíveis matrizes de materiais compósitos [3].
2.2.1.1 Matrizes metálicas:
Os metais, em muitos casos, são atrativos como matrizes para compósitos, pela resistência
à corrosão, alta resistência mecânica e tenacidade à fratura, bem como pela boa condutividade
térmica [2]. As matrizes metálicas mais comumente utilizadas na manufatura de compósitos
são: liga de alumínio, liga de cobre, titânio, aço, prata e etc.;
2.2.1.2 Matrizes cerâmicas e carbonosas:
Os carbonos são de extremo interesse devido ao fato de que são os únicos materiais que
mantêm a resistência mecânica inalterada, como também podem aumentar o limite de
resistência de componente produzidos com estas, a temperaturas superiores a 1500°C, em
atmosfera não oxidante. As matrizes carbonosas utilizadas em compósitos são basicamente
obtidas pela pirólise controlada de materiais orgânicos, podendo ser dividida em dois grupos:
As obtidas por decomposição de polímeros termorrígidos ou termoplásticos e as obtidas pro
10
decomposição de gases. Dependendo da matéria-prima utilizada e da temperatura de
tratamento térmico, uma grande variedade de carbonos pode ser obtida [3]. Já as matrizes
cerâmicas podem ser obtidas a partir de óxidos metálicos e sua utilização está atrelada ao fato
de que esses materiais podem ser obtidos facilmente e em uma larga faixa de composições;
apresentam baixo coeficiente de expansão térmica, diminuindo as tensões térmicas entre a
matriz e o reforço; possuem relativo baixo módulo de elasticidade e pelo baixo custo das
matérias primas.
2.2.1.3 Matrizes poliméricas:
As matrizes poliméricas são componentes orgânicos de elevado peso molecular, produto de
reações de polimerização por adição ou condensação de diferentes componentes básicos,
podendo utilizar vários sinônimos como: polímeros, macromoléculas e plásticos [3].
Como matrizes poliméricas podem ser utilizados polímeros termoplásticos ou
termorrígidos. Os termoplásticos sofrem deformações com o aumento da temperatura, e por
essa razão são largamente utilizados em processos de injeção polimérica. Já os termorrígidos
entram num regime chamado de cura (endurecimento) quando aquecidos, sendo essa uma
reação irreversível. A cura torna os polímeros termorrígidos mais resistentes por interligar
quimicamente as suas cadeias moleculares [6]
2.2.1.3.1 Matrizes Termoplásticas:
São as resinas de alta massa molecular, constituídos de cadeias lineares e, em alguns casos
apresentam alguma ramificação. As cadeias são emaranhadas permitindo que o material
apresente integridade física [3], mas que possuem facilidade de deformar-se plasticamente
quando submetidos a tensões. Esta deformação ocorre através de um escorregamento entre as
moléculas adjacentes, devido as forças de Van de Waals, isto ocorre especialmente a altas
11
temperaturas. Estas são ditas termoplásticas devido a sua plasticidade aumentar com a
temperatura; após o resfriamento ela se torna rígida [5].
Os polímeros termoplásticos têm continuamente se mantido como uma alternativa às
matrizes termorrígidas na aplicação em estruturas, devido à maior tenacidade à fratura, maior
resistência ao impacto e maior tolerância a danos em relação aos termorrígidos.
O interesse em obter matrizes termoplásticas de melhor desempenho estrutural e térmico
sempre tem sido objeto da atenção de pesquisadores, principalmente devido à maior
tenacidade à fratura inerente desses polímeros em relação às matrizes termorrígidas [3].
Compósitos termoplásticos podem atingir tenacidade à fratura interlaminar máxima
aproximadamente 16 vezes maiores que os termorrígidos.
É inevitável que comparações entre vantagens e desvantagens entre compósitos obtidos
com matrizes termorrígidas e termoplásticas sejam feitas tanto em relação ao processamento
como quanto às propriedades.
Alternativas mais recentes indicam que matrizes termoplásticas possam efetivamente
formar matrizes híbridas com matrizes termorrígidas apresentando melhoras significativas nas
propriedades de compósitos com a mesma sistemática de processamento de termorrígidos [3]
2.2.1.3.2 Matrizes Termorrígidas
Nestas resinas a polimerização se desenvolve em uma estrutura tridimensional, pois ocorre
uma ligação covalente onde não é mais possível ocorrer um escorregamento entre as
moléculas. Para estes tipos de polímeros a plasticidade não aumenta com a temperatura. São
resinas que apresentam propriedades isotrópicas e quando curadas não se consegue mais
fundi-las nem dissolvê-las. Portanto, elas perdem suas propriedades elásticas quando
aquecidas na temperatura de distorção, desta forma tornando limitado o uso para componentes
estruturais; porém, têm melhor estabilidade dimensional, resistência ao calor, resistência
química e elétrica do que as resinas termoplásticas [5].
12
As resinas termofixas mais utilizadas em aplicações industriais são: epóxi, poliéster e
fenólicas.
2.2.1.3.2.1 Resinas Epóxi
As resinas epóxi são termorrígidos de alto desempenho que contêm pelo menos dois
grupos epóxi terminais, conhecidos também como grupos oxirano ou etoxilina, por molécula
[3]. Estes grupos apresentam-se como um anel com três membros, como na figura abaixo.
Figura 2.3 - Monômero epóxi [6].
Esta resina é um tipo especial de poliéster primeiramente sintetizado como oligômero. A
capacidade do anel epóxi formar ligações cruzadas com uma grande variedade de substratos
leva à formação de uma rede tridimensional, constituindo um material insolúvel e infusível,
denominado de material termorrígido [6].
A resina epóxi é utilizada em vários setores na indústria, como eletroeletrônica, de
embalagem, construção civil e transporte. As aplicações específicas incluem os adesivos,
equipamentos para indústria química, compósitos estruturais, etc. A resina epóxi tem
características como:
 Baixa retração, devido a ausência de materiais voláteis;
 Bom comportamento a temperaturas elevadas (150 °C);
 Natureza polar que confere excelente adesão a uma grande variedade de cargas;
 Boa resistência a agentes químicos [5].
13
Além de apresentarem alto módulo de elasticidade, boa compressão e baixa viscosidade, o
que facilita a moldagem.
No entanto, as resinas epóxis apresentam algumas características negativas, como uma
aderência indesejável nas paredes do molde em que estão sendo processadas, além de não
serem recicláveis, pois pertencem ao grupo das resinas termorrígidas. Apesar destas
características negativas apresentadas, elas são utilizadas em grande escala para o
desenvolvimento de projetos estruturais [6].
As aplicações de maior vulto incluem recobrimentos protetivos, adesivos, equipamentos
para a indústria química, compósitos estruturais, laminados elétricos e encapsulados
eletrônicos. Os maiores produtores mundiais de resinas epóxi atualmente são a Shell, a Dow
Química e a Huntsman e respondem por aproximadamente 70% da produção mundial [3].
As resinas epóxis mais comuns são produtos de uma reação de polimerização entre um
bisfenol A e um composto que contenha epóxi, na presença de uma base. Normalmente o comonômero utilizado é a epicloridrina. O produto desta reação é a resina epóxi derivada do
bisfenol A, com a estrutura molecular mostrada na figura abaixo.
Figura 2.4 - Estrutura molecular do DGEBA.
A relação molar epicloridrina/bisfenol A pode variar de 10:1 até 1,2:1, produzindo desde
resinas líquidas até resinas sólidas na forma de oligômeros ou pré-polímeros. A estrutura
consiste de grupos epóxi terminais e uma unidade de repetição no meio. Como as unidades de
14
repetição (n), que podem ser incorporadas à molécula, variam, influenciam nas propriedades
da resina.
As resinas epóxi do tipo DGEBA são misturas de oligômeros cujas unidades de repetição
podem variar de 0 a 25, de forma a modificar seu estado físico, que se apresenta desde resinas
líquidas com baixa viscosidade até resinas sólidas.
2.2.2 Fase dispersa
As fases dispersas de materiais compósitos também são conhecidas como reforços. Os
reforços podem apresentar-se na forma de fibras contínuas, picadas e na forma de partículas.
Estas são adicionados à matriz mais frequentemente para melhorar o limite de resistência à
tração e à compressão, entre outras propriedades mecânicas, podendo também ser utilizado
para aumentar a estabilidade dimensional e térmica do material.
Para a maioria dos compósitos reforçados, a fase particulada é mais dura e mais rígida que
a matriz. Essas partículas de reforço tendem a restringir o movimento da matriz no contorno
de cada partícula. Essencialmente, a matriz transfere parte da tensão aplicada às partículas ,
que suportam uma fração da carga. O grau de reforço ou melhoria do comportamento
mecânico depende de uma ligação forte na interface matriz partícula.
Segundo Callister (2002) [4], o mecanismo de aumento de resistência é semelhante àquele
para o processo de endurecimento por precipitação. Enquanto a matriz suporta a maior parte
da carga que é aplicada, as partículas dispersas evitam ou dificultam o movimento de
discordâncias. Dessa forma, a deformação plástica é restringida de modo tal que o limite de
escoamento e o limite de resistência à tração, bem como a dureza, são melhorados.
As fibras se constituem um meio efetivo de reforço porque apresentam menor número de
defeitos na sua forma mássica, entretanto, as mesmas não têm utilidade estrutural se não
forem aglutinadas pela matriz.
A disponibilidade de materiais de reforço na forma de partículas é significativamente
maior que na forma de fibras, visto que a produção de materiais na forma de partículas é mais
15
simples. De certa forma, todos os materiais podem ser convertidos em pó por processos. As
propriedades mecânicas e térmicas dos compósitos particulados são diretamente influenciadas
pelo tamanho/distribuição de tamanho das partículas empregadas, bem como pela fração
volumétrica das mesmas no compósito.
Para qualquer tipo de reforço, seja fibra ou partícula é importante observar a configuração
geométrica do reforço aplicado, pois a relação área superficial/volume e, por consequência, a
área interfacial reforço/matriz disponível para transferência de tensões por unidade de volume
do reforço aumenta em função da relação comprimento/diâmetro, passando por um mínimo
equivalente a uma partícula de formato esférico. A literatura mostra que considerando-se
volumes equivalentes, ocorre um aumento da área superficial com a mudança da geometria
esférica para a forma de fibra.
As partículas mostram uma grande variedade de características que determinam sua
utilização. Apresentam-se com diferentes propriedades e formatos variados, que podem ser
esféricos, cúbicos, floculares ou uma mistura das diferentes formas. Quanto ao tamanho, este
também é bastante variado, podendo ser de apenas alguns nanômetros até várias dezenas de
milímetros, como no caso de partículas em formato de fibras.
As cargas particuladas metálicas têm grande influência nas propriedades mecânicas e
térmicas nos compostos de matriz polimérica. Aumentando-se a quantidade de carga metálica
particulada na matriz polimérica, é verificado um aumento da condutividade térmica e uma
melhora na precisão dimensional, assim como nas propriedades mecânicas.
Materiais compósitos feitos de matriz polimérica e partículas rígidas geralmente mostram
um valor residual interno de tensões produzido durante o processo de fabricação. Esse
fenômeno é uma consequência das diferenças na expansão térmica característico em um
sistema bifásico. No caso de uma matriz polimérica feita pela cura da matriz em epóxi com
carga metálica, tal diferença é muito alta. Essa tensão interna no compósito tem uma forte
influência no comportamento mecânico do material e depende do processo de cura, tipo de
carga, formato, proporção e dispersão [7].
16
2.3 Análises térmicas
A definição usualmente aceita para análise térmica foi originalmente proposta pelo Comitê
de Nomenclatura da Confederação Internacional de Análises Térmicas e Calorimetria
(ICTAC) sendo, subsequentemente adotada pela União Internacional de Química Pura e
Aplicada (IUPAC) quanto pela Sociedade Americana de Testes de Materiais (ASTM).
Os métodos de análise térmica medem variações de um determinado parâmetro ocorridas
como uma função da temperatura, T, (aquecimento ou resfriamento) ou como uma função do
tempo, t, a uma temperatura constante (modo isotérmico).
As técnicas termoanalíticas empregadas com maior frequência na caracterização de
polímeros são:
 Termogravimetria (TG) ou Análise termogravimétrica (TGA);
 Termogravimetria derivativa (DTG);
 Análise térmica diferencial (DTA);
 Calorimetria diferencial de varredura (DSC);
 Análise termomecânica (TMA);
 Análise dínamo-mecânica (DMA) ou Análise termodinâmico-mecânica (DMTA).
As análises termoanalíticas fornecem resultados na forma de curvas, as quais contêm as
informações a respeito do parâmetro medido. Na figura 2.5 estão exemplificadas curvas
características das análises de polímeros pelas técnicas acima citadas.
17
Figura 2.5 - Representação esquemática de curvas características da análise de polímeros
utilizando técnicas de análise térmica, em função da temperatura (T) ou do tempo (t) [1].
Dessa forma, as análises térmicas têm seu campo de atuação voltado ao estudo de
processos como catálises e corrosões, propriedades térmicas e mecânicas como expansão
térmica e amolecimento, diagramas de fases e transformações.
18
2.3.1 Termogravimetria (TG) ou Análise termogravimétrica (TGA) e Termogravimetria
derivativa (DTG)
2.3.1.1 Histórico
O desenvolvimento da TG moderna foi impulsionado pela determinação do raio de
estabilidade de vários precipitados utilizados na análise química gravimétrica. Este aspecto
alcançou seu apogeu sob Duval (1963), quem estudou mais de mil destes precipitados e
desenvolveu um método analítico baseado na TG.
O primeiro instrumento comercial foi fabricado em 1945, baseado no trabalho de
Chevenard e outros. A maioria das termobalanças, exceto a desenvolvida por Chevenard,
surgiram a partir de investigadores individuais. O derivatógrafo, desenvolvido por Erdey em
parceria com outros cientistas, em 1956, introduziu a medição simultânea de TG/DTA.
2.3.1.2 Definição
A análise termogravimétrica é definida como um processo contínuo que envolve a medida
da variação de massa de uma amostra em função da temperatura (varredura de temperatura),
ou do tempo a uma temperatura constante (modo isotérmico).
O termo Análise termogravimétrica (TGA) é comumente empregado, particularmente em
polímeros, no lugar de TG por seu precedente histórico e para minimizar a confusão verbal
com Tg, a abreviação da temperatura de transição vítrea.
O resultado de uma TG, em geral, é mostrado sob a forma de um gráfico, cuja abscissa
contém os registros de temperatura (ou do tempo) e a ordenada, o percentual de massa
perdido ou ganho.
19
Figura 2.6 - Curva de decomposição térmica de um material [1].
No exemplo de curva apresentado acima, são identificadas duas temperaturas que são
consideradas importantes: Ti e Tf. A primeira, Ti, é definida como a menor temperatura em
que pode ser detectado o início da variação de massa, para um determinado conjunto de
condições experimentais (“onset”). A outra, Tf, é a menor temperatura que indica que o
processo responsável pela variação de massa foi concluído.
Instrumentos equipados com computador permitem acompanhar as alterações sofridas pela
amostra, adquirindo os dados sob a forma analógica ou digital; e podem fornecer também a
derivada da curva. Nesses equipamentos, a velocidade de variação de massa em função da
temperatura (dm/dT) ou do tempo (dm/dt) é denominada DTG (Termogravimetria derivativa).
As curvas DTG aperfeiçoam a resolução e são facilmente comparáveis à outras medidas.
Entretanto, a diferenciação é um grande amplificador, sendo, muitas vezes, aplainada pelo
software para gerar um gráfico de derivada. As curvas de DTG são muito úteis nos casos em
que o registro de TG apresenta sobreposições decorrentes do tipo de amostra ou mesmo das
condições experimentais.
20
Figura 2.7 - Curva de decomposição térmica de um material: (—) registro da decomposição
térmica (TG); (...) registro da derivada da curva de decomposição térmica (DTG) [1].
2.3.1.3 Equipamento
O equipamento utilizado na análise termogravimétrica é basicamente constituído por uma
microbalança, um forno, termopares, um programador de temperatura, um sistema de fluxo de
gás e um sistema de aquisição de dados (computador). A figura 2.8 apresenta um desenho
detalhado desse instrumento.
21
Figura 2.8 - Desenho detalhado de um instrumento de termogravimetria [1].
2.3.1.4 Aplicações da TG
A termogravimetria é muito utilizada em diversas áreas, tais como a de química e geologia.
Dentre as inúmeras aplicações da análise termogravimétrica, destacam-se:
 Calcinação e torrefação de minerais;
 Corrosão de materiais em várias atmosferas;
 Curvas de adsorção e desadsorção;
 Decomposição de materiais explosivos;
 Degradação térmica oxidativa de substâncias poliméricas;
 Desenvolvimento de processos gravimétricos analíticos (peso constante);
22
 Decomposição térmica ou pirólise de materiais orgânicos, inorgânicos e biológicos;
 Destilação e evaporação de líquidos;
 Determinação da pressão de vapor e entalpia de vaporização de aditivos voláteis;
 Determinação da umidade, volatilidade e composição de cinzas;
 Estudo da cinética das reações envolvendo espécies voláteis;
 Estudo da desidratação e da higroscopicidade;
 Identificação de polímeros novos conhecidos e intermediários;
 Propriedades magnéticas;
 Reações no estado sólido que liberam produtos voláteis;
 Taxas de evaporação e sublimação.
2.3.1.5 Fatores que podem afetar os resultados obtidos por TG
Se existirem variações nas condições de análise, as curvas de TG podem apresentar
resultados que não serão reprodutíveis. Dentre os fatores que afetam as curvas de degradação
podem ser citados aqueles relativos a:
 Amostra: a análise é afetada pela massa, volume e forma física da amostra;
 Atmosfera da câmara: tipo, natureza e pressão do gás, tanto o de arraste como aquele ao
redor da amostra, constituem fatores que afetam o resultado da análise;
 Condições operacionais: velocidade de variação de temperatura (aquecimento ou
resfriamento), tamanho e geometria do cadinho e posicionamento do termopar
produzem efeitos que têm influência no processo ou detecção da decomposição.
2.3.2 Análise térmica diferencial (DTA) e Calorimetria diferencial de varredura (DSC)
Quando uma substância sofre uma mudança física ou química, observa-se uma variação
correspondente na entalpia. Se o processo for promovido por uma variação controlada de
temperatura, isto constitui a base das técnicas conhecidas como análise térmica diferencial
(DTA) e calorimetria diferencial de temperatura (DSC).
23
Na análise térmica diferencial (DTA), o parâmetro medido é a diferença de temperatura
(T) entre a amostra em análise e um material de referência, o qual não sofre transformações
envolvendo variações de energia calorífica, na faixa de temperatura de operação.
A variação de entalpia em função do tempo (dH/dt) é o parâmetro medido na calorimetria
diferencial de varredura (DSC), e , assim, essa técnica fornece informações a respeito do
fluxo de calor no compartimento da amostra em função da variação de temperatura ou do
tempo (a T constante).
A análise pode ser realizada com um programa de aquecimento ou resfriamento, com
velocidade de variação de temperatura programável (em geral, na faixa de 5 a 20°C/min). Há
ainda a possibilidade do sistema ser mantido a uma temperatura constante, isto é, operar no
modo isotérmico, a qualquer temperatura dentro da faixa de operação do equipamento,
durante um tempo determinado.
2.3.2.1 Histórico
Dispositivos precisos de medição de temperatura, como termopares, termômetros de
resistência e pirômetro óptico estavam todos completamente estabelecidos na Europa no final
do século XIX. Como resultado, foi inevitável que eles fossem logo aplicados em sistemas
químicos a elevadas temperaturas. Então, Le Chatelier (1887), introduziu o uso de curvas
apresentando mudanças na taxa de aquecimento como uma função do tempo (dTs/dt versus t)
para identificar argilas.
O método diferencial de temperatura, no qual a temperatura da amostra é comparada a uma
amostra inerte de referência, foi concebido por um metalurgista inglês, Roberts-Austin
(1889). Essa técnica eliminava os efeitos da taxa de aquecimento e outros distúrbios externos
que poderiam mudar a temperatura da amostra. Ele também suprime a alta temperatura de
ambos os materiais, possibilitando a captação e ampliação de sinais menores.
A era moderna da instrumentação para a DTA começou com a introdução de um
instrumento de controle dinâmico de atmosferas. Este sistema permitiu um fluxo de gás ou
24
vapor através do suporte da amostra durante o processo de aquecimento ou resfriamento. As
pressões parciais dos componentes ativos na fase gasosa podiam ser controladas durante o
ensaio de DTA. O efeito da atmosfera em relação uma reação podia agora ser efetivamente
estudado.
Em tempos mais recentes a rápida evolução dos polímeros e plásticos, em particular, foi
impulsionada pelo desenvolvimento da técnica e instrumentos. Medidas precisas, rápidas e
simples de fenômenos como temperatura de fusão, transição vítrea e cristalização, bem como
a habilidade de acompanhar processos de cura, degradação, e oxidação de polímeros e
materiais associados têm levado a uma ampla aceitação das análises térmicas.
2.3.2.2 Análise térmica diferencial (DTA)
É a técnica na qual a diferença de temperatura entre uma substância e um material de
referência é medida em função da temperatura enquanto a substância e o material de
referência são submetidos a uma programação controlada de temperatura.
Esta técnica pode ser descrita tomando como base a análise de um programa de
aquecimento. A amostra e o material de referência são submetidos à mesma programação de
aquecimento monitorada pelos sensores de temperatura, geralmente termopares. A referência
pode ser alumina em pó ou simplesmente a cápsula vazia. À medida que a temperatura do
local onde estão as cápsulas é elevada, a uma velocidade de aquecimento constante, a
temperatura da amostra (Ta) e a de referência (Tr) irão se manter igualadas até que ocorra
alguma alteração física ou química na amostra. Se a variação for exotérmica, a amostra irá
liberar calor e a Ta será maior que a Tr por um curto período de tempo. No caso da variação
ser endotérmica, Ta será temporariamente menor que Tr. Essa diferença de temperatura, T, é
registrada em um gráfico, em função da temperatura (T), e mudanças na amostra tais como
fusão e cristalização são registradas na forma de picos. Um terceiro tipo de variação pode ser
detectado: uma vez que as capacidades caloríficas da amostra e da referência são diferentes,
então T nunca será realmente igual a zero, e uma variação na capacidade calorífica causará o
25
deslocamento na linha-base. O exemplo mais conhecido e importante no caso de amostras
poliméricas é aquele associado com a transição vítrea.
Figura 2.9 - Curva típica de uma análise térmica diferencial; a) variação da capacidade
calorífica; b) reação exotérmica e c) reação endotérmica [8].
Outras mudanças que podem ocorrer na amostra também são detectadas; por exemplo,
decomposição, reticulação, transições conformacionais e registros indicadores da existência
de formas polimórficas.
A curva DTA é então registrada tendo a temperatura ou o tempo na abscissa, e µV na
ordenada. A diferença de temperatura é dada em µV devido ao uso de termopares em sua
medição.
O uso principal do DTA é detectar a temperatura inicial dos processos térmicos e
qualitativamente caracterizá-los como endotérmico ou exotérmico, reversível ou irreversível,
transição de primeira ordem ou de segunda ordem, etc. Este tipo de informação, bem como
sua dependência em relação a uma atmosfera específica, fazem esse método particularmente
valioso na determinação de diagramas de fase.
26
Idealmente a área sob o pico da DTA deveria ser proporcional ao calor envolvido no
processo formador do pico. Existem vários fatores que, entretanto, influenciam no gráfico
tradicional da DTA, inviabilizando a conversão da área em calor. A magnitude de T, a um
determinado tempo é proporcional a:
 Variação de entalpia;
 Capacidade calorífica e
 Resistência térmica total ao fluxo de calor, R.
2.3.2.3 Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
O DSC foi desenvolvido com o intuito de evitar as dificuldades encontradas no DTA ou
compensá-las, criando um equipamento capaz de quantificar a energia envolvida nas reações.
Existem dois tipos de equipamentos que realizam a Calorimetria Diferencial de Varredura,
o primeiro é o DSC de compensação de energia e o segundo é o DSC de fluxo de calor.
2.3.2.3.1 DSC de compensação de energia
Neste tipo de equipamento a amostra e a referência são colocados em compartimentos
diferentes, com fontes de aquecimento individuais, onde a temperatura e a energia são
monitoradas e geradas por filamentos de platina idênticos, atuando assim como termômetros
resistivos e aquecedores.
Esta técnica mantém constante o calor fornecido. Porém, ao invés de medir a diferença de
temperatura entre a amostra e a referência durante a reação, um sistema de controle aumenta a
energia fornecida: para amostra quando o processo é endotérmico e para a referência quando é
exotérmico, conservando assim a amostra e a referência com a mesma temperatura.
27
2.3.2.3.2 DSC de fluxo de calor
Este instrumento possui uma similaridade ainda maior com o DTA, uma vez que apenas
um forno é utilizado.
No forno, os cadinhos são dispostos sobre uma base de metal altamente condutor,
geralmente platina, A amostra e a referência são então aquecidas pelo mesmo sistema de
fornecimento de energia. Cada vez que a amostra reage um fluxo de energia se estabelece
entre os cadinhos através da base de platina. Os dados na forma de potencial elétrico [µV]
correspondente ao aumento de temperatura de ambos os cadinhos no interior do forno devem
aumentar linearmente e simetricamente.
O fluxo é então mensurado através dos sensores de temperatura posicionados sob cada
cadinho, obtendo assim um sinal proporcional à diferença da capacidade térmica entre a
amostra e a referência.
O registro da curva de DSC é expresso em termos de fluxo de calor (miliwatts – mW
versus Temperatura - °C, ou tempo, em minutos). A figura abaixo mostra uma cursa de DSC
típica, onde, assim como no DTA, três tipos básicos de transformações podem ser detectados:
transformações endotérmicas, exotérmicas e de segunda ordem. Como principal exemplo de
transição de segunda ordem pode ser citada a temperatura de transição vítrea, Tg, na qual a
entalpia não sofre variação, mas o calor específico sofre uma mudança repentina.
28
Figura 2.10 - Curva de DSC da amostra de poli(tereftalato de etileno) (PET), registrada a
20°C/min [1].
2.3.2.4 Comparação entre o DTA e o DSC
De acordo com o que foi apresentado sobre as técnicas de DSC e DTA percebe-se que a
técnica de DSC fornece mais informações do que a de DTA.
Uma outra diferença muito importante está relacionada com a temperatura de operação dos
equipamentos: enquanto o DSC opera na faixa de -170 a 700°C, o DTA possui uma faixa de
operação mais ampla, variando ente -170 a 1600°C.
A figura 2.11 mostra dois diagramas de bloco, uma para cada técnica, permitindo observar
as principais diferenças de construção dos equipamentos.
29
Figura 2.11 - Diagramas de blocos de DTA e DSC [1].
Alguns autores tendem a tratar as técnicas de DTA e DSC como duas técnicas distintas e
independentes. Entretanto, a literatura básica de análise térmica apresenta a seguinte relação
entre as duas: o método de análise térmica diferencial (DTA) aplicado à medida de calor é
denominado calorimetria diferencial de varredura (DSC). Assim, DTA seria o termo global
abrangendo todas a técnicas de análise térmica diferencial e DSC seria o termo reservado para
o DTA que fornece as informações calorimétricas.
A diferença na definição dos picos entre a DTA e a DSC pode ser ilustrada em um gráfico
onde as amostras foram submetidas aos mesmos procedimentos experimentais.
30
Figura 2.12 - Curvas de DTA e DSC [8].
2.3.2.5 Aplicações da DTA e DSC
Dentre as inúmeras aplicações existentes para estas técnicas podem ser destacadas as
seguintes transições mais usuais utilizadas em sistemas poliméricos.
31
Tabela 2.1- Transições relacionadas aos processos físicos e químicos que ocorrem durante o
aquecimento [8].
Transição
Processo
Endotérmica
Absorção
Exotérmica
X
Adsorção
X
Cristalização
X
Dessorção
X
Fusão
X
Sublimação
X
Transição cristalina
X
Transição líquido-cristalina
X
Transição de ponto de Curie
X
Físico
X
Transição de capacidade calorífica
Alteração de linha base
Transição vítrea
Alteração de linha base
Vaporização
X
Combustão
Decomposição
X
X
Degradação oxidativa
Desidratação
X
X
X
Oxidação em atmosfera gasosa
X
Polimerização
X
Pré-cura
X
Reação catalítica
X
Químico
Reação no estado sólido
X
X
Reação redox
X
X
Redução em atmosfera gasosa
X
Sorção química
X
32
2.3.2.6 Equipamento
Os equipamentos utilizados tanto na DTA quanto na DSC são basicamente compostos de
forno, termopares, cadinhos e de um sistema de fluxo de gás.
Figura 2.13 - Equipamento de DSC.
33
Figura 2.14 – Porta amostras de um equipamento de DSC.
2.3.2.7 Fatores que influenciam nos resultados das análises
Uma observação importante a ser feita sobre a análise de DSC ou DTA é que, da mesma
forma que na TGA, o valor da temperatura em que ocorre a transformação, na curva de
análise térmica, e a resolução da mesma dependem de fatores instrumentais e de fatores
relacionados à amostra.
Os fatores instrumentais mais significativos são a velocidade de variação de temperatura, o
dispositivo que contém a amostra, o sensor de temperatura e a forma de registro.
A amostra pode influenciar o resultado pelo seu tamanho, pela forma de empacotamento,
pelo tamanho e distribuição das partículas que a constituem, pela atmosfera em que a análise é
realizada e pelo tratamento prévio.
O efeito da referência é maior na DTA, pois esta técnica utiliza um material inerte como
referência. Este material, ainda, deve ter características térmicas e faixa de tamanho de
partículas próximas da amostra. Já o DSC utiliza uma cápsula vazia como referência.
34
2.3.3 Análises Termomecânicas: Análise Termomecânica (TMA) e Análise Termodinâmico –
mecânica (DMA ou DMTA)
2.3.3.1 Deformações mecânicas em materiais – Introdução
Para melhor entender as análises termomecânicas se faz necessário revisar alguns
conceitos básicos sobre deformações de materiais.
As propriedades mecânicas dos polímeros são especificadas através de muitos dos mesmos
parâmetros usados para os metais, isto é, o módulo de elasticidade, o limite de resistência à
tração e as resistências ao impacto e à fadiga. Para muitos materiais poliméricos, o ensaio
simples tensão-deformação é empregado para alguns desses parâmetros mecânicos [9]. As
características mecânicas dos polímeros, em sua maioria, são muito sensíveis à taxa de
deformação, à temperatura e à natureza química do ambiente [4].
Os polímeros são, em muitos aspectos, mecanicamente diferentes dos metais. Por exemplo,
em relação à magnitude do módulo de elasticidade e limites de resistência à tração máximos.
Ademais, as características mecânicas dos polímeros são muito mais sensíveis às mudanças
de temperatura.
A influência da taxa de deformação sobre o comportamento mecânico também pode ser
importante. Em geral, uma diminuição da taxa de deformação apresenta a mesma influência
sobre as características tensão-deformação que um aumento da temperatura; isto é, o material
se torna mais mole e mais dúctil [4].
A compreensão dos mecanismos de deformação dos polímeros é importante para que
possamos ser capazes de administrar as características mecânicas desses materiais. Os três
principais modos pelos quais os sistemas poliméricos sofrem deformação são tração,
cisalhamento e compressão. A figura abaixo ilustra esses três tipos de deformações em corpos
sólidos, onde F é a força aplicada à amostra.
35
Figura 2.15 – Deformação por: (a) tração, (b) cisalhamento e (c) compressão [1].
É importante observar que uma força é aplicada ao material, mas o valor de módulo, que é
característico de cada material, é calculado com base no valor da tensão aplicada: para uma
mesma tensão, quanto menores forem as dimensões do corpo de prova, menor será a força
necessária para deformá-lo.
As análises termomecânicas são capazes de registrar os valores de módulo em cada
temperatura e fornecer um único gráfico, como na figura 1.16.
36
Figura 2.16 - Dependência do valor do módulo em função da temperatura [1].
2.3.3.2 Análise termomecânica (TMA)
A análise termomecânica é um método termoanalítico desenvolvido para a caracterização
do comportamento mecânico de um material quando este é submetido a forças dinâmicas a
um programa controlado de temperatura ou em função do tempo.
Propicia medidas sensíveis de temperaturas relacionadas com as propriedades
viscoelásticas do material. Este método é capaz de medir alterações dimensionais e ou o
comportamento viscoelástico de algum material em função da temperatura ou do tempo. Os
vários métodos de análise termomecânica devem ser utilizados com os mesmos cuidados
quanto a taxas de aquecimento e tamanho da amostra. Em função de tempos de relaxação
apropriados a polímeros, as medidas devem ser realizadas em amostras pequenas, a taxas de
aquecimento/resfriamento que ajustem as condições do experimento aos tempos de relaxação
do material.
Em princípio, todos os modos de operação permitem a detecção de Tg e Tm, entretanto os
valores dessas temperaturas podem variar ligeiramente entre si e em relação aos valores
detectados por DSC ou outras técnicas. Deste modo, o valor da temperatura detectada também
37
deve vir acompanhado do modo de operação utilizado, além das demais informações, como o
tipo de análise térmica, taxa de aquecimento e modo de determinação da temperatura a partir
do gráfico obtido.
2.3.3.2.1 Módulos de Operação
2.3.3.2.1.1 Modo de flexão em três pontos
Este ensaio segue o princípio descrito na norma ASTM D 648, onde são determinadas as
temperaturas em que a deflexão atinge um valor específico.
A amostra é suportada nas duas extremidades enquanto um terceiro ponto central aplica
uma força de cima para baixo. O espaçamento entre os dois pontos extremos deve estar de
acordo com as normas técnicas. A alemã DIN 53457 também é uma referência neste tipo de
análise térmica.
Neste modo de ensaio, um pequeno pedaço de filme retangular pode ser usado como corpo
de prova, o qual é submetido a uma carga. Após a colocação da carga apropriada, tem início a
variação da temperatura, a uma taxa de aquecimento constante. Essa taxa de aquecimento
pode ser superior à utilizada pela ASTM D 648, pois as dimensões da amostra são muito
pequenas, permitindo uma rápida troca de calor e consequentemente o equilíbrio térmico é
alcançado.
Pelo método da determinação da temperatura do início da transição identifica-se a
temperatura de ocorrência da deflexão do material, como mostra a figura abaixo.
38
Figura 2.17 - Curva de TMA, no modo flexão, de um material polimérico em função da
temperatura [1].
2.3.3.2.2 Aplicações da TMA
Algumas aplicações da TMA já foram comentadas ao longo dessa dissertação, tais com a
determinação de:
 Temperatura de Transição Vítrea;
 Temperatura de fusão cristalina;
 Temperatura de cristalização e
 Coeficiente de expansão térmica linear a uma determinada faixa de temperatura.
Além dessas aplicações, mais dois usos da TMA se destacam no estudo de materiais
poliméricos.
39
2.3.3.2.2.1 Determinação do valor de módulo
A caracterização do módulo, com o auxílio de TMA não é, necessariamente, distinta das
técnicas convencionais. Uma delas, a norma ASTM D 695, utiliza a razão entre a tensão
aplicada e a deformação sofrida, à temperatura constante, tanto para os ensaios de compressão
como nos de extensão. No entanto, o teste de compressão falha ao utilizar diferentes
configurações de amostras, afetando a resposta a ponto de não ser possível comparar os dados
obtidos a partir de corpos de prova cilíndricos e retangulares, por exemplo.
Para o cálculo experimental do módulo pela análises de TMA é necessário obter os valores
relativos às deformações do corpo de prova. Para cada amostra e cada aquecimento aplicado é
determinado o valor de uma altura inicial, a uma determinada temperatura-base, dependente
do sistema polimérico em questão. Após essa etapa, são escolhidas temperaturas que
abrangem toda a faixa de análise, nas quais são medidas as deformações relativas
correspondentes. As diferenças entre as alturas lidas nessas temperaturas e altura medida na
temperatura-base, fornecem a deformação sofrida a cada temperatura para cada aquecimento
realizado.
2.3.3.3 Análise dinâmico-mecânica (DMA) ou Análise termodinâmico-mecânica (DMTA)
A análise de DMTA é uma análise termomecânica capaz de fornecer informações a
respeito do comportamento viscoelástico do sistema, desmembrando o módulo de Young em
duas componentes: a contribuição elástica e a viscosa.
O módulo oriundo da componente da tensão relacionada à energia elástica dissipada é
denominado módulo de armazenamento, representado por E’. Já o módulo associado à
energia viscosa dissipada, representado por E”, é o módulo de perda. Assim, uma material
viscoelástico será caracterizado por dois valores de módulo, o E’ e o E”. Matematicamente, é
comum representar o módulo do sistema, E*, como um número complexo composto pelas
duas componentes:
40
E* = E’ + iE”
1.2
A razão entre os valores de módulo de perda e módulo de armazenamento define uma
grandeza denominada tangente de perda, ou tan δ, também denominada fricção interna ou
amortecimento. É a razão entre a energia dissipada por ciclo e a energia potencial máxima
armazenada durante o ciclo. Esta relação é muito útil na caracterização de sistemas
poliméricos. Assim, materiais mais rígidos; irão apresentar valores de
tan δ menores,
acontecendo o inverso para materiais flexíveis.
As três grandezas discutidas nos parágrafos anteriores são, em geral, dadas em função da
temperatura ou da frequência, em um ensaio de DMTA. Observa-se, em um mesmo gráfico,
as curvas de E’, E” e tan δ.
2.3.3.4 Equipamento
Existem hoje no mercado diversos equipamentos comerciais com características distintas
para as análises térmicas. Tais equipamentos podem variar principalmente com relação à faixa
de frequência de operação, faixa de módulo de leitura e tipos de deformação, aos quais o
material pode ser submetido. A tabela 2.2 exemplifica alguns equipamentos comerciais e suas
características de faixa de frequência e módulo.
41
Tabela 2.2 - Equipamentos comerciais e suas características de faixa de frequência e de
módulo [1].
Equipamento
Faixa de frequência (Hz) Faixa de módulo (Pa)
Rheovibron
3,5 - 110
105 - 1011
DMA (Du Pont)
10-³ - 10
105 – 2 x 1011
DMTA (Rheometrics)
10-² - 2 x 10
103 - 1011
DMA (Perkin-Elmer)
10-² - 51
105 - 1011
Dynastat
10-³ - 10²
104 - 1011
De um modo geral, os equipamentos apresentam cerca de 15 frequências de operação,
dentro da faixa característica, e faixa de temperatura de -150 a 500°C com programas de
aquecimento ou resfriamento que variam de 1 a 15°C/min, ou ainda operando no modo
isotérmico a qualquer temperatura.
Para o equipamento de DMA, cada medida dinâmica, a uma dada frequência, proporciona
simultaneamente duas quantidades independentes de E’ e E” e, até mesmo, tan δ.
42
Figura 2.18 - Desenho detalhado do equipamento NETZSCH DMA 242 C® [8].
As transições que ocorrem no material polimérico são detectadas por meio de:
 Descontinuidade na curva de log E’ vs temperatura;
 Pico na curva de log E” vs temperatura;
 Pico na curva de log tan δ vs temperatura.
Os valores obtidos de cada curva são ligeiramente diferentes, assim o valor da temperatura
de relaxação deve vir acompanhado de informações tais como:
 Tipo de Análise: dinâmico-mecânica;
 Velocidade de aquecimento da análise (como no DSC);
 Frequência de operação;
 Curva a partir do qual o valor foi determinado (E’, E” ou tan δ).
43
2.4 Temperatura de transição vítrea (Tg)
Considerando que as propriedades mecânicas dos polímeros são altamente sensíveis às
mudanças de temperatura, esta seção é dedicada à discussão relacionada às características
térmicas e mecânicas desses materiais, abordando a temperatura de transição vítrea como
ponto de estudo.
Em baixas temperaturas, todos os polímeros amorfos e semicristalinos são duros e rígidos.
Este é o estado vítreo. Com o aquecimento, a uma certa faixa de temperatura, os polímeros
tornam-se mais macios, determinando a chamada faixa de transição vítrea [2].
A importância da transição vítrea no estudo de polímeros começou por Eisenberg (1993):
“A transição vítrea é talvez o parâmetro isolado mais importante na determinação do uso de
polímeros não-cristalinos disponíveis atualmente.” [10].
A transição vítrea é um parâmetro de suma importância, pois muitas propriedades físicas
dos polímeros mudam com o surgimento de movimento coordenado entre as cadeias
moleculares, por exemplo, a rigidez, a capacidade calorífica e o coeficiente de expansão
térmica, sendo uma transição de segunda ordem.
Esta é a temperatura onde os polímeros de tornam mais facilmente deformáveis, ou mais
dúcteis [11]. Normalmente, nessa região, com uma mudança de 20 a 30°C a força limite cai
em 1000N. O comportamento dos polímeros nesta região é melhor descrito como borrachoso,
embora alguns graus de variação de temperatura irão, obviamente, afetar a rigidez da borracha
[2].
Comumente a temperatura de transição vítrea é definida como a temperatura onde o
coeficiente de expansão térmica sofre uma descontinuidade [2].
A temperatura de transição vítrea pode variar enormemente com a estrutura molecular e
outros parâmetros que serão discutidos abaixo.
44
2.4.1 Fatores que influenciam a temperatura de transição vítrea
Mediante o aquecimento através da temperatura de transição vítrea, o polímero amorfo
sólido se transforma de um estado sólido para um estado de borracha. De maneira
correspondente, a moléculas que estão virtualmente congeladas nas suas posições, a uma
temperatura abaixo de Tg, começam a experimentar movimentos de rotação e translação
quando a temperatura está acima de Tg. Dessa forma, o valor da temperatura de transição
vítrea dependerá das características moleculares que afetam a rigidez da cadeia; a maioria
desses fatores e as influências destes são os mesmos apresentados para a temperatura de
fusão. Novamente, a flexibilidade da cadeia é reduzida e o valor de Tg é aumentado pelos
seguintes fatores:
 Presença de grupos laterais volumosos; conforme a Tabela 2.3, os respectivos valores
para o polipropileno e o poliestireno são -18°C e 100°C.
 Átomos laterais polares ou grupos de átomos; isso pode ser confirmado pela
comparação dos valores de Tg para o PVC e para o polipropileno.
 Ligações duplas na cadeia e grupos aromáticos na cadeia, os quais tendem a enrijecer a
cadeia molecular principal [4].
45
Tabela 2.3 - Temperaturas de fusão e de transição vítrea para alguns materiais poliméricos
mais comuns [4].
Temperatura de transição
Temperatura de transição
vítrea (Tg) [°C (°F)]
fusão (Tm) [°C (°F)]
-110 (-165)
115 (240)
-97 (-140)
327 (620)
90 (-130)
137 (279)
Polipropileno
-18 (0)
175 (347)
Náilon 6,6
57 (135)
265 (510)
Poliéster (PET)
69 (155)
265 (510)
Cloreto de polivinila
87 (190)
212 (415)
Poliestireno
100 (212)
240 (465)
Policarbonato
150 (300)
265 (510)
Material
Polietileno (baixa
densidade)
Politetrafluoretileno
Polietileno (alta
densidade)
O aumento do peso molecular também tende a aumentar a temperatura de transição vítrea,
como será observado na figura 2.21. Uma pequena quantidade de ramificações tenderá a
reduzir o valor de Tg; por outro lado, uma grande densidade de ramificações reduz a
mobilidade da cadeia e, como consequência, eleva a temperatura de transição vítrea. Alguns
polímeros amorfos possuem ligações cruzadas, as quais, elevam a Tg; as ligações cruzadas
restringem o movimento molecular. Com uma alta densidade de ligações cruzadas, o
movimento molecular fica virtualmente impossibilitado, o movimento molecular em larga
escala fica impedido, ao ponto de esses polímeros não experimentarem uma transição vítrea
ou seu consequente amolecimento [4].
46
Figura 2.19 - Dependência das propriedades de um polímero, bem como das temperaturas de
fusão e de transição vítrea, em relação ao peso molecular [4].
A partir da discussão acima, fica evidenciado que essencialmente as mesmas características
podem ser responsáveis pelo aumento ou decréscimo da Tg, o que também ocorre para a
temperatura de fusão desses materiais. Um maior controle sobre esses dois parâmetros é
possível pela síntese e a utilização de materiais copoliméricos.
Para polímeros amorfos, a temperatura de transição vítrea constitui a mais importante
propriedade mecânica desses materiais. Após a síntese de um novo material polimérico, a Tg
está entre as primeiras propriedades medidas.
47
3 – Materiais e Métodos
3.1 Material Estudado
Neste estudo foram utilizados três compósitos comerciais, aplicados em reparos
poliméricos de tubulações na indústria do petróleo. Esses materiais também vêm sendo
aplicados na fabricação de juntas coladas e suas propriedades mecânicas, dependentes da
temperatura, precisam ser bem estudadas para garantir a integridade estrutural dessas
estruturas.
Os compósitos estudados possuem a mesma base, o DGEBA – Diglicidil-éter de
Bisfenol A, uma resina epoxídica, produto da reação de sinterização bisfenol A com
epicloridrina em presença de um catalisador básico. Na figura 3.1, podemos analisar a
estrutura química destas duas substâncias. O bisfenol A é empregado como reagente
hidroxilado.
Figura 3.1- Estrutura química do Bisfenol A e .da Epicloridrina [12].
É possível observar a estrutura química do diglicidil éter de bisfenol A na figura 3.2, onde
o que está dentro dos parênteses é a unidade que vai se repetir ou monômero; portanto, “n” é
o valor do grau de polimerização.
48
Figura 3.2 - Estrutura química do DGEBA.
O DGEBA é um polímero termoplástico antes do processo de cura. Quando submetida a
este processo, transforma-se em termorrígido, pela ação dos agentes de cura ou, como são
conhecidos, endurecedores. A reação de cura pode ser realizada tanto à temperatura ambiente
como a altas temperaturas, dependendo dos produtos iniciais utilizados no processo ou das
propriedades desejadas do produto final [12].
Os endurecedores comumente usados para curar epóxi incluem aminas, poliamidas, resinas
fenólicas, anidridos, e polimercaptana. A escolha da resina e endurecedores dependem da
aplicação, do processo selecionado e das propriedades que se deseja alcançar. E ressaltando
que a estequiometria do endurecedor também afeta as propriedades do material curado [12].
Esta resina tem excelentes propriedades elétricas, de baixa retração, boa aderência a muitos
metais e resistência à umidade, choque térmico e mecânico.
3.1.1 ARC 858
Produzido pela empresa A. W. Chesterton Company, é um adesivo epóxi com
partículas de cerâmica (carboneto de silício e dióxido de titânio) altamente resistente ao
desgaste e à corrosão. A matriz (a) deve ser misturada com o endurecedor (b) na proporção de
4:1, em massa, de acordo com o manual do fabricante. As propriedades do adesivo após a
cura se encontram na tabela a seguir (tabela 3.1).
49
Figura 3.3 - Matriz (a) e endurecedor (b) do compósito ARC 858.
Tabela 3.1 - Dados técnicos do produto ARC 858.
Dados técnicos
Densidade após cura
--------------------
1,6g/cm3
Resistência à flexão
ASTM D 790
620 kg/cm²
Módulo de flexão
ASTM D 790
Resistência à tração
ASTM D 638
211 kg/cm²
Resistência adesiva ao cisalhamento
ASTM D 1002
150 kg/cm²
Temperatura máxima
Umidade 100%
70°C
(Dependente do tipo de serviço)
Umidade 0%
160°C
6,9 x
kg/cm²
Detalhes mais completos sobre o produto estão disponíveis nos Anexo 1 – Ficha técnica do
produto ARC 858 e Anexo 2 – Ficha de Segurança.
50
3.1.2 BELZONA 1111
O segundo produto estudado, fabricado pela BELZONA AMERICA, INC., também é uma
resina epóxi de base DGEBA, porém com adição de DGEBF (diglicidil-éter de bisfenol F),
carga de sílica modificada e uma carga inerte de talco para dar volume ao produto. Foi
preparado na proporção de cinco partes de matriz para uma de endurecedor, em massa (5:1).
Figura 3.4 - Produto BELZONA 1111.
Assim como o ARC 858, todas as informações sobre este material encontram-se
disponíveis nos Anexos 3 e 4; ficha técnica do produto e ficha de segurança, respectivamente.
51
3.1.3 MM-Metal SS-Steelceramic
Fabricado pela MultiMetall, é um adesivo bicomponente, de base DEGEBA, possuindo
dois tipos de endurecedor: o amarelo, que fornece melhores propriedades mecânicas, e foi o
utilizado neste estudo, e o vermelho, aplicável em reparos de emergência, pois tem um tempo
de cura menor. Foi preparado conforme as instruções do fabricante, numa proporção de 20:1
(base: endurecedor).
Figura 3.5 - Produto MM-Metal SS-Steelceramic.
Tabela 3.2 - Dados técnicos do produto MM-Metal SS-Steelceramic.
Dados técnicos
Densidade após cura
--------------------
2,4g/cm³
DIN 53452
78 MPa
ASTM D 638
31 MPa
Resistência à temperatura (Faixa de operação)
------------------
-150°C a 280°C
52
3.2 Métodos – Análises térmicas
3.2.1 Calorimetria Diferencial de Temperatura (DSC)
As análises de DSC foram realizadas utilizando um equipamento da marca SHIMADZU modelo
DSC – 60A, do Laboratório de Reatores, Cinética e Catálise – RECAT-UFF, de acordo com a norma
ASTM D 3418 [13], em atmosfera de nitrogênio com fluxo de 50 ml/min. As massas utilizadas para as
medidas encontram-se na tabela abaixo e taxa de aquecimento de 20°C/min. Foram registradas curvas
do fluxo de calor em função da temperatura e do tempo, variando a temperatura conforme o produto
estudado.
Após a preparação da amostra, onde pedaços do material estudado foi partido em pequenas partes
de tamanhos semelhantes, permitindo uma homogeneização do sistema, as amostras foram pesadas em
cadinhos de alumínio não hermeticamente fechadas. Como referência foi utilizada um cadinho de
alumínio vazio não hermeticamente fechado [14].
Tabela 3.3 - Dados variáveis dos ensaios de DSC.
ARC 858
Faixa de temperatura: de 20 a 88°C
Amostra 1
Massa utilizada: 11,0mg
Amostra 2
Amostra 3
BELZONA 1111
Faixa de temperatura: de 20 a 81°C
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
53
MM-Metal SS-Steelceramic Faixa de temperatura: de 150 a 230°C
Amostra 1
Amostra 2
Amostra 3
Para o material da MultiMetall, a falta de dados e estudos sobre o produto
demarcaram a faixa de temperatura do ensaio pela temperatura limite de aplicabilidade do
mesmo, já mencionado na tabela 3.2, supondo que a Tg estaria próxima do limite superior.
3.2.2 Análise termodinâmico-mecânica (DMA)
As análises térmicas dinâmico-mecânicas foram realizadas no equipamento de DMA
Perkin Elmer Termal Analisys do Laboratório do Departamento de Engenharia Química –
LADEq - UFRJ. O equipamento foi operado no modo flexão em três pontos, a uma
frequência de 1Hz, taxa de aquecimento de 5ºC/min, intervalo de temperatura de 0 a 180ºC e
dimensões aproximadas das amostras de 22 x 6 x 2mm. Foram registrados gráficos de módulo
de armazenamento (E’), módulo de perda (E”) de tangente de perda (Tan δ) em função da
temperatura.
3.2.3 Análise Termogravimétrica (TGA)
As análises por termogravimetria (TGA) foram realizadas em um equipamento da marca
SHIMADZU, modelo DTG – 60H, no Laboratório de Reatores, Cinética e Catálise – RECAT-UFF, no
intervalo da temperatura ambiente (26ºC ± 2) até 500ºC, com taxa de aquecimento de 5°C/min e massa
da amostra de acordo com a tabela abaixo. O gás de arraste utilizado foi nitrogênio puro com fluxo de
50ml/min.
54
Tabela 3.4 - Massa das amostras utilizadas na TGA.
ARC 858
Amostra Massa utilizada: 11,658 mg
BELZONA 1111
MM-Metal SS-Steelceramic
3.2.4 Obtenção da Temperatura de Transição vítrea (Tg)
Este estudo faz uso da temperatura de transição vítrea (Tg) para definir o limite máximo de
temperatura de operação dos compósitos estudados. Dessa forma, seguindo o que foi
abordado no capítulo anterior, para cada tipo de análise, uma alteração no gráfico foi
determinada, explicitada na tabela abaixo, para a determinação da Tg. Para a análise
termogravimétrica, observamos a degradação térmica dos produtos, esperando uma influência
das diferentes cargas utilizadas nos gráficos de cada compósito.
Tabela 3.5 - Dados investigados em cada análise.
DSC
Alteração da linha-base
DMA Pico na curva de Tan δ
TGA
Degradação térmica
55
3.3 Métodos – Fabricação e Ensaio das Juntas Coladas
As juntas de cisalhamento simples foram confeccionadas e ensaiadas de acordo com a
norma ASTM 1002 – 01 D [15].
3.3.1 Confecção dos corpos de prova
As juntas de cisalhamento foram confeccionadas em ambiente de laboratório. Uma etapa
prévia à colagem dos materiais foi o jateamento dos com granalhas de aço G25 a uma pressão
de 9 bar, em uma máquina de jateamento modelo PP-80. Cada corpo de prova foi jateado a
um ângulo de 45° durante 30 segundos, e limpo com acetona para retirar resíduos metálicos e
oleosos.
Para assegurar um correto alinhamento dos corpos de prova durante a colagem foi utilizado
um gabarito de aço carbono (Figura XX), com furações para pinos de acordo com as medidas
do corpo de prova padrão pela norma ASTM 1002 [15]. Packings de 2mm foram usados para
garantir a espessura do adesivo de 0.4mm.
Figura 3.6 – Gabarito para alinhamento dos corpos de prova.
56
Após o procedimento de colagem, as juntas permaneceram no gabarito por um período
mínimo de 36 horas, garantindo, assim, que cada adesivo ensaiado atingisse suas propriedade
máximas, de acordo com cada fabricante.
3.3.2 Ensaios de Juntas coladas.
Os ensaios de tração foram realizados em uma câmara termostatica TCLC-382P acoplada a
uma máquina de ensaios universal modelo Shimadzu AGX-100, do Labortório de Ensaios em
Dutos (LED-UFF), com uma velocidade de 1.3mm/min.
A faixa de temperatura ensaiada foi diferenciada de acordo com o material ensaiado,
devido às diferentes resistências à temperatura de cada adesivo. O aquecimento dos corpos de
prova foi realizado na câmara termostática. Após atingir a temperatura especificada para cada
corpo de prova, foi realizada a manutenção da temperatura por mais quatro minutos, para
equalização da temperatura no corpo de prova.
Para cada polímero estudado foram realizadas cinco medições para cada temperatura de
ensaio de tração.
57
4 – Resultados e Discussão
4.1
Resultados do DSC
Nas análises de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), foram utilizadas 3 amostras
para cada produto, gerando um gráfico de DSC (mW) vs Temperatura (°C) para cada amostra.
Abaixo temos os gráficos das análises de todas as amostras, separadas por cada produto
analisado.
Figura 4.1 - Gráfico das análises de DSC para o ARC 858.
Nota-se que para as amostras 1 e 3 a transição vítrea aparece de forma mais acentuada. A
segunda linha para o ensaio de cada amostra refere-se à segunda corrida da análise,
58
determinada pela ASTM D 3418 [13], ocorrendo o mesmo para os outros compósitos
analisados.
Figura 4.2- Gráfico das análises de DSC para o BELZONA 1111.
Na comparação entre os três ensaios, observa-se pouca variação nas curvas, que será
melhor demonstrado no desvio-padrão calculado para a Tg média dos resultados desse
material.
59
Figura 4.3 - Gráfico das análises de DSC para o MM - METAL SS - STEELCERAMIC.
Para o MM-Metal SS-Steelceramic, apenas foi encontrada uma mudança sutil na linhabase próximos dos 200°C. Esses resultados foram marcados como a temperatura de transição
vítrea, porém há a necessidade de comparação com os resultados de DMA para corroborar o
valor.
Na tabela abaixo estão dispostos todos os resultados das análises de DSC, com média e
desvio-padrão para cada produto analisado.
60
Tabela 4.1- Resultados das análises de DSC.
Material
ARC 858 BELZONA 1111 MM-METAL SS-STEELCERAMIC
Tg1 (°C)
66.78
71.80
200.00
Tg2 (°C)
68.54
74.69
197.91
Tg3 (°C)
73.57
76.00
202.05
Média (°C)
69.53
74.16
199.99
Desvio-Padrão
3.52
2.15
2.07
4.2 Resultado do DMA
Nas análises de DMA, foram levantadas as curvas de módulo de armazenamento e de
perda (E’ e E”, respectivamente), em Pa, vs temperatura (°C), além da curva de tan δ vs
temperatura (°C).
A temperatura de transição vítrea foi retirada do pico da curva de tan δ, e os gráficos
referentes a cada uma das amostras analisadas encontram-se no Anexo 5.
Abaixo estão listados os valores da Tg encontrados, com as médias e desvios-padrão para
cada material.
61
Tabela 4.2 - Resultados das análises de DMA.
Material
ARC 858 BELZONA 1111 MM-METAL SS-STEELCERAMIC
Tg1 (°C)
74,45
82,57
38,16
Tg2 (°C)
77,28
84
23,57
Tg3 (°C)
80,19
85,76
38,23
Média
77,31
84,11
33,32
Desvio-Padrão
2,87
1,60
8,44
4.3 Comparação entre os resultados das análises de DSC com o DMA
É possível notar uma diferença de 25 por cento, em média, entre os valores de Tg medidas
por DSC e DMA, para cada uma das amostras de ARC 858 e BELZONA 1111. L Barral et al.
[16] atribui o valor maior para as análises por DMA às diferenças nas medições de frequência
em cada análise. Isto porque as análises por DSC dinâmicas (aquelas com taxa de
aquecimento), apresentam um calor residual de reação, mascarando o real valor da
temperatura de transição vítrea. É por esse motivo que é efetuada uma segunda análise.
Abaixo apresenta-se o gráfico que demonstra as diferenças entre as amostras.
62
Figura 4.4 - Diferenças entre os resultado de DSC e DMA.
Para as amostras do MM-Metal SS-Steelceramic uma discrepância tão grande nos
resultados demonstra que a previsão da Tg feita anteriormente, no capítulo anterior, para
determinar a faixa e varredura no DSC, pois o intervalo de temperatura estudada está muito
acima da Tg encontrada na DMA. Mediante o estudo do comportamento desse material em
juntas coladas poderemos avaliar se há necessidade de refazer alguma análise térmica. Outro
fator que pode ter colaborado para a diferença de valores é o fato de as amostras utilizadas nas
duas análises serem provenientes de ensaios com reparos poliméricos com variação de
temperatura, que podem ter interferido nos valores de DSC, como discutido anteriormente,
pelo material já possuir uma história térmica.
63
4.4 Comparação com os estudos de juntas coladas
A comparação com os estudos de juntas coladas é importante para definir quais ensaios são
mais significativos na determinação das condições de serviço desses materiais quando
utilizados em juntas coladas ou reparos poliméricos de tubulações.
Tais análises de juntas coladas foram obtidos através de três estudos preliminares, um para
cada compósito, que geraram os gráficos abaixo e, como o escopo do trabalho é o estudo da
determinação da transição vítrea como parâmetro de dimensionamento de materiais para
juntas coladas e reparos poliméricos, a metodologia empregada e a discussão sobre os
resultados obtidos não serão comentados.
Inicialmente esperava-se que a temperatura de transição vítrea desses materiais coincidisse
com a temperatura onde a força máxima na ruptura para as juntas caísse na ordem de 1000N.
Abaixo encontram-se os resultados das análises de juntas coladas em cada material
pesquisado.
64
Figura 4.5 - Juntas coladas de ARC 858 [17].
65
Figura 4.6 - Juntas coladas de BELZONA 1111.
66
Figura 4.7 - Juntas coladas de MM-Metal SS-Steelceramic [18].
É possível observar que, excluindo-se o compósito BELZONA 1111, há diferenças
consideráveis entre os valores de Tg medido pelas análises térmicas e a temperatura em que os
materiais perdem resistência mecânica considerável.
67
Figura 4.8 - Comparação geral dos resultados.
4.5 Resultados da TGA
As análises de TGA foram efetuadas com o intuito de observar a decomposição térmica
dos compósitos, principalmente em relação à carga diferenciada entre eles. Os resultados das
análises podem ser vistos na figura 4.9.
68
Figura 4.9 -Resultados das análises de TGA.
Como a base dos adesivos é a mesma, a diferença na decomposição térmica entre os
materiais se deve à diferença entre as cargas e a quantidade delas adicionadas a cada material.
O ARC 858 possui curva de decomposição térmica típica de um polímero, pois sua carga, a
sílica, tem temperatura de fusão superior às aplicadas ao material, de forma que a
decomposição ocorreu somente na matriz epoxídica.
Para o MM-Metal SS-Steelceramic, também conhecido como Aço cerâmico, a curva ainda
apresenta características poliméricas, no entanto, uma menor decomposição térmica para a
mesma faixa de temperatura sugere que este compósito apresenta maior quantidade de carga,
influenciando nos resultados do estudo.
O último adesivo, o BELZONA 1111, além de possuir uma matriz mista de DGEBA e
DGEBF, ainda possui talco como carga, que se decompõe na faixa de temperatura estudada,
ocasionando a alteração da curva.
69
Analisando as perdas de massa de todos os adesivos, é fator comum que a decomposição se
torna significativa por volta dos 220°C. Podemos então assumir que, caso a resistência
mecânica não fosse o fator desse estudo, esses materiais poderiam ser utilizados até essa
temperatura como limite superior de operação.
70
5 - Conclusões:
Analisando os resultados apresentados no capítulo 4 podemos concluir que:
 Para o material ARC 858 a variabilidade entre os resultados das análises
mostra que o material, apesar de possuir um comportamento semelhante ao de
um polímero sem carga, não admite um dimensionamento de juntas coladas
utilizando a transição vítrea como parâmetro da determinação do limite
superior da temperatura de serviço, pois as juntas coladas apresentaram uma
resistência à temperatura bem inferior aos resultados das análises térmicas.
 O material BELZONA 1111 apresentou uma boa coerência nos resultados,
com uma pequena variação da Tg entre as análises térmicas e o resultado das
mesmas também coincidiram com a perda de resistência das juntas coladas em
temperatura.
 Para o material MM-Metal SS-Steelceramic, a grande discrepância do valor da
Temperatura de transição vítrea (Tg) encontrada nessa análise frente aos outros
experimentos, permite a percepção de que a suposição inicial sobre a Tg desse
material estar próxima do limite superior da temperatura de operação,
disponibilizado pelo fabricante, não condiz com a realidade. Já as diferenças
entre as análises de DMA e resistência das juntas coladas permite afirmar que
esse material ainda mantém sua resistência mecânica com um aumento de
temperatura por mais 30°C, em média, após a transição vítrea. Dessa forma,
sugere-se a repetição das análises de DSC.
Com tão grandes diferenças entre os resultados para cada material separadamente sugerese a ampliação desse estudo, especialmente focado nas cargas utilizadas nesses compósitos e
suas consequências nas propriedades térmicas e mecânicas desse tipo de produto deve ser
71
feito para validar o uso das análises térmicas e, consequentemente, da temperatura de
transição vítrea desses materiais como parâmetro principal na determinação das condições de
operação desses compósitos em juntas coladas.
72
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Tecnológica do Rio Grande do Norte – CEFET-RN, 2008, 59p.
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com cargas de ferro visando sua utilização em moldes de injeção. Universidade
Federal de Santa Catarina – UFSC, 2008, 94p.
7. EBERHARDT, G. G. Avaliação da usinabilidade e qualidade dos furos na usinagem
de compósito a base de resina epóxi com carga de pó de ferro. Universidade Federal
de Santa Catarina – UFSC, 2009, 128p.
8. WENDHAUSEN, P. A. P. Apostila de Análises Térmicas, Universidade Federal de
Santa Catarina – UFSC, 2009, 47p.
9. ASTM D 638, Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics.
10. MARK, J. E., EISENBERG, A., GRAESSLEY, W. W., MANDELKERN, L.,
SAMULSKI, J. L., WIGNALL, G. D. Physical Properties of Polymers. 2nd ed.,
American Chemical Society, 1993.
11. MITCHELL, B. S. An Introduction to materials Engineering and Science for
Chemicals and Materials Engineers. John Wiley & Sons, Inc., 2004, 969p.
73
12. COSTA, Z. S. Influência do SiO2 nas Propriedades Mecânicas da DGEBA.
Universidade Federal de Sergipe – UFS, 2009, 91p.
13. ASTM D 3418, Standard Test Method for Transition Temperatures and Enthalpies of
Fusion and Crystallization of Polymers by Differential Scanning Calorimetry.
14. PEREIRA, D. S. Propriedades de materiais nanoestruturados do sistema epoxídico
DGEBA/TETA modificado com um éster de silsesquioxano. Universidade Estadual de
São Paulo – UNESP – Ilha Solteira, 2006, 126p.
15. ASTM Standard 1002 – 01D: “Standard Test Method for Apparent Shear Strengh of
Single-Lap-Joints Adhesively Bonded Metal Specimens by Tension Load (Metal-toMetal)”.
16. BARRAL, L., CANO, J., LÓPEZ, A. J., LOPEZ, J., NÓGUEIRA, P., RAMÍREZ, C.
Thermal
degradation
of
a
diglicidyl
ether
of
bisphenol
A/
1,3-
bisaminomethylcyclohexane (DGEBA/1,3-BAC) epoxy resin system. 1995, 7p.
17. OSANAI, K. R. Efeito da Temperatura e da Geometria na Resistência de Juntas
Coladas Submetidas ao Cisalhamento. Universidade Federal Fluminense – UFF,
2011, 78p.
18. Laboratório de Adesão e Aderência. Qualificação de adesivos utilizadas em reparos
de dutos e e na colagem de estruturas metálicas. Universidade do Estado do Rio de
Janeiro – UERJ, 2006, 36p.
74
7 ANEXOS
75
ANEXO 1
ARC 858
FOLHA DE DADOS SOBRE O PRODUTO
Descrição
Vantagens
Um composto cerâmico avançado para reparo e proteção de todas as
superfícies metálicas sujeitas à erosão, à corrosão e ao ataque químico.
Normalmente é aplicado com uma espessura de 1,5 mm ou mais. O
ARC 858 é 100% sólidos, de cor cinza, e não encolhe.
O ARC 858 é formulado para ambientes levemente abrasivos, erosivos e
corrosivos, onde frequentemente o reparo da perda de metal é realizado
através de recobrimento com solda, mais convencional e dispendioso.
Pode ser usado para recondicionar superfícies metálicas erodidas ou
para produzir superfícies resistentes ao desgaste, cujo desempenho
frequentemente supera o do metal original ou do recobrimento com solda.
Composição - Composto de polímeros/cerâmica
Matriz - Uma estrutura de resina de epóxi modificada, de dois
componentes, resistente à cristalização, reagindo com um agente
de cura alifático.
Reforço - Uma mistura proprietária de partículas finas de cerâmica,
projetadas para obter uma superfície lisa resistente à erosão e corrosão.
Sugestão de Usos
• Condensadores
• Bombas de resfriamento de água
• Tremonhas
• Hydro pulpers
• Parafusos para desidratação
da polpa
• Caixas de bomba
• Bombas de slurry
• Válvulas
• Volutas
• Caixas d’água
• Bombas de parafuso
• Ventiladores e Alojamentos
• Placas de desgaste
• Cotovelos para tubos
• Impulsores
• Tanques e tubos corroídos
• Permutadores de calor
• Escovadores úmidos
• Tanques e recipientes
de processo
• Bombas de vácuo
• Sua característica de camada mais espessa permite a aplicação de
uma camada única, reduzindo os custos de mão-de-obra.
• Estrutura de resina resistente ao choque termomecânico.
• Extraordinária adesão, assegurando um desempenho confiável.
• Excelente resistência ao desgaste aumenta a vida útil de operação
dos equipamentos.
• Proporção de mistura conveniente 4:1 e verificação da mistura pela
mudança de cor.
• Bom desempenho em ambientes químicos oscilantes.
Embalagem
O material se encontra disponível em cinco tamanhos de embalagens:
250 g, cartucho de 400 ml e pacotes de 1, 4,5 e 24,8 kg. Cada pacote
contém recipientes pré-medidos (Parte A e Parte B). São incluídas
também uma ferramenta de mistura e as instruções para aplicação.
Resistência química
Recomendado para exposição a concentrações moderadas de ácidos,
álcalis, alvejantes e outros produtos químicos. Consulte as tabelas de
resistência química da ARC para obter uma lista abrangente de químicos
e as classes de exposição associadas à temperatura ambiente. A
resistência química será maior após a cura; entre em contato com os
Serviços Técnicos da ARC quanto à exposição a temperaturas elevadas.
Dados técnicos
Densidade curada
Resistência à compressão
Módulo de flexão
Adesão ao cisalhamento da superfície sobreposta
Dureza Rockwell do composto
Dureza de durômetro Shore D do composto
Abrasão Taber
H-18/250 gramas/1000 ciclos
Resistência à deformação vertical
a 21 °C e 6 mm
Temperatura máxima
(depende do serviço)
———————
(ASTM D 695)
(ASTM D 790)
(ASTM D 790)
(ASTM D 638)
(ASTM D 1002)
(ASTM D 785)
(ASTM D 2240)
(ASTM D 4060)
———————
1,6 g/cc
910 kg/cm 2
620 kg/cm 2
6,9 x 10 4 kg/cm 2
430 kg/cm 2
150 kg/cm 2
R105
88
———————
Serviço úmido
Serviço seco
Nenhuma deflexão
70 °C
160 °C
perda de peso de 71 mg
Preparação da superfície
Aplicação - Pistola manual ou pneumática
A preparação adequada da superfície é crítica para o desempenho duradouro deste produto. Os requisitos exatos de preparação da superfície
variam com a severidade da aplicação, da vida útil projetada e das
condições iniciais do substrato.
Para dispensar os materiais com uma pistola manual ou pneumática, é
necessário aquecer o cartucho de 400 ml do ARC 858 durante 25 a
35 minutos a 25 - 35 °C. A alimentação forçada para a pistola pneumática
não deve ultrapassar 4 bars. O aquecimento insuficiente ou o excesso de
pressão pode causar o vazamento ou a ruptura do cartucho.
A preparação ideal produzirá uma superfície limpa, sem contaminantes,
com um perfil angular de aspereza correspondente a 75-125 micra. Isso é
normalmente obtido pela limpeza inicial, o jateamento abrasivo para uma
limpeza de Metal Branco (SA3/SSPC - SP5) ou Metal Quase Branco
(SA 2 1/2 SSPC SP10), seguido de enxágue com um solvente orgânico
que evapora sem deixar resíduos de filme. O esmerilhamento até um perfil
com superfície áspera seguido de enxágue com solvente é um método
aceitável, embora possa ocorrer uma redução subsequente da adesão.
Mistura
Para facilitar a mistura e a aplicação do material, a temperatura deve estar
entre 21 e 32 °C. Cada kit contém a devida proporção da mistura. Se for
necessário obter outras proporções, o kit deve ser dividido de acordo com
as proporção de mistura correta.
Proporção de mistura
A:B
Por peso
4:1
Ao misturar com uma ferramenta manual ou portátil, acrescente a Parte B
à Parte A. Misture manualmente por 1 minuto. Transfira uma pequena
quantidade dessa mistura de volta ao recipiente da Parte B e raspe as
paredes desse recipiente para remover todos os traços de resíduo.
Transfira todo o material de volta ao recipiente da Parte A e misture até
obter uma cor homogênea, sem estrias. Aplique imediatamente. Se a
mistura for feita com um aparelho mecânico, use uma lâmina tipo “Jiffy” e
misture em baixa velocidade. Raspe as laterais, o fundo do recipiente e a
lâmina de mistura periodicamente. Não misture demais.
Tempo de trabalho - minutos
250 g
1 kg
4,5 kg
10 °C
75
60
45
16 °C
60
45
35
25 °C
40
30
25
32 °C
30
25
5
A tabela acima define o tempo de trabalho prático do ARC 858, começando a partir do início da
mistura.
Aplicação - Manual
O ARC 858 é geralmente aplicado numa espessura entre 1,5 e 19 mm.
Entretanto, ele pode ser aplicado com uma espessura mínima de 0,5 mm.
A temperatura mínima de aplicação é 10 °C. Usando uma colher de
pedreiro, pressione o material sobre o perfil da superfície para molhá-la
completamente. Depois de aplicado, o material poderá ser alisado por
diferentes métodos. Sempre aplique e faça o acabamento de acordo com
o contorno desejado e observando os tempos de trabalho relacionados.
Se necessário, o ARC 858 pode ser usinado com uma broca de carbeto
depois de ter curado ao ponto de “Carga leve”, como descrito abaixo.
Caso contrário, use uma ferramenta de corte de diamante ou esmerilhe
posteriormente. Em certas aplicações que exigem suporte adicional,
talvez seja vantajoso soldar metal expandido na superfície antes de
prepará-la ou impregnar o composto com uma malha reforçada com
náilon, quando o composto ainda estiver úmido.
O material pode ser revestido com qualquer um dos compostos de
polímero ARC. Se já tiver curado ao ponto de “Carga leve” descrito
abaixo, a superfície deverá ser desbastada e enxaguada com um solvente
orgânico antes de se aplicar a camada superior. Antes disso nenhuma
preparação adicional da superfície é necessária, contanto que a superfície
não tenha sido contaminada.
Cobertura
Baseando-se em uma espessura de 3 mm:
O kit de 250 g cobrirá 521 cm2
O cartucho de 400 ml cobrirá 1333 cm2
O kit de 1 kg cobrirá 2083 cm2
O kit de 4,5 kg cobrirá 0,94 cm2
O kit de 24,8 kg cobrirá 5 m2
Para calcular o peso necessário para uma determinada aplicação, use a
fórmula abaixo:
1,6 x Área (m2) x Espessura Média (mm) = kg
Tabela de cura
10 °C
Sem estar pegajoso 5 h
Carga leve
9h
Carga total
48 h
Propriedades
químicas totais
96 h
16 °C
3h
7h
36 h
25 °C
2h
3,5 h
20 h
32 °C
1h
2,5 h
16 h
43 °C
0,5 h
1,5 h
12 h
72 h
36 h
30 h
24 h
As propriedades químicas totais podem ser obtidas rapidamente pela cura forçada. Para fazer a
cura forçada, aguarde até que o material não esteja mais pegajoso e, em seguida, aqueça para
70 °C durante 4 horas.
Limpeza
Use solventes comerciais (acetona, xileno, álcool, metil etil cetona) para
limpar as ferramentas imediatamente após o uso. Depois de curado, será
necessário lixar o material.
Armazenamento
Armazene entre 10 °C e 32 °C. Excursões além dessa faixa ocorridas
durante o transporte são aceitáveis. O prazo de validade em recipientes
fechados é de dois anos.
Segurança
Antes de usar quaisquer produtos, consulte a Folha de Dados Sobre o
Material (MSDS) ou a folha de dados de segurança para a sua área.
Observe os procedimentos de entrada e trabalho em áreas confinadas,
conforme apropriado.
Os dados técnicos refletem os resultados de testes de laboratório e têm a intenção de indicar apenas as características gerais. A A.W.CHESTERTON COMPANY RENUNCIA A TODAS AS GARANTIAS EXPRESSAS OU IMPLÍCITAS, INCLUINDO
AS GARANTIAS DE COMERCIALIDADE E ADEQUAÇÃO PARA UMA DETERMINADA FINALIDADE OU USO. A RESPONSABILIDADE DA EMPRESA,SE HOUVER, ESTÁ LIMITADA APENAS À REPOSIÇÃO DO PRODUTO.
DISTRIBUÍDO POR:
860 Salem Street
Groveland, Massachusetts 01834 USA
Fone: (781) 438-7000 • Fax: (978) 469-6528
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® Marca registrada de propriedade e licenciada pela
A.W. Chesterton Company nos EUA e em outros países.
FORM NO. L77065
ARC 858 - PORTUGUESE
REV. 6/10
78
ANEXO 2
FOLHA DE DADOS DE SEGURANÇA SOBRE O MATERIAL
de acordo com 1907/2006/CE (REACH)
1. IDENTIFICAÇÃO DA SUBSTÂNCIA/PREPARAÇÃO E DA SOCIEDADE/EMPRESA
Nome do produto:
Revisão:
ARC® 858 (Parte A)
13 de julho de 2010
No. da FDS:
Data de emissão:
21 de junho de 2007
235A-9
Sociedade:
A.W. CHESTERTON COMPANY
860 Salem Street
Groveland, MA 01834-1507, USA
Tel.: +1 978-469-6446 Fax: +1 978-469-6785
(Seg. – Sex. 8:30 – 17:00 EST)
E-mail (perguntas) : [email protected]
E-mail : [email protected]
Pedidos de FDS : www.chesterton.com
Fornecedor:
Em caso de emergência química:
24 horas por dia, 7 dias por semana
Ligar para Infotrac: +1 352-323-3500 (a cobrar)
Uso:
Composto de Polímero ARC. Reparar danos causados por impacto, abrasão, erosão ou corrosão; restaurar áreas
desgastadas; encher buracos e rachaduras; prover superfícies resistentes à abrasão.
2. IDENTIFICAÇÃO DOS PERIGOS
Irritante para os olhos e pele. Pode causar sensibilização em contacto com a pele. Tóxico para os organismos aquáticos, podendo
causar efeitos nefastos a longo prazo no ambiente aquático. Os perigos de saúde e segurança se encontram detalhados
separadamente para a Parte A e Parte B. O material curado final não é considerado perigoso.
3. COMPOSIÇÃO/INFORMAÇÃO SOBRE OS COMPONENTES
Ingredientes perigosos¹
Peso % No. do CAS
Resinas epoxídicas (peso molecular médio <=
30-40
25068-38-6
700)
Carboneto de silício
15-25
409-21-2
Dióxido de titânio
1-5
13463-67-7
No. da CE
500-033-5
Símbolos
Xi, N
Frases R
36/38-43-51/53
206-991-8
236-675-5
–
–
–
–
Ver a seção 15 para a rotulagem das frases de risco e a seção 16 para as demais.
© A.W. Chesterton Company, 2010 Todos os Direitos Reservados.
® Reg. US Patent and TM Office
(PT)
¹Classificado de acordo com:
67/548/CEE, 1272/2008/CE (ATP01) 99/45/CE e
75/324/CE
página 1 d e 4
Nome do Produto: ARC® 858 (Parte A)
Data: 13 de julho de 2010
No. da FDS: 235A-9
4. PRIMEIROS SOCORROS
não se aplica
Inalação:
Contacto com a pele:
Remover a roupa contaminada. Lavar a roupa antes de reusar. Lavar a pele com água e sabão.
Consultar o médico.
Contacto com os olhos:
Lavar os olhos por pelo menos 15 minutos com grandes quantidades de água. Consultar o
médico.
Ingestão:
Não induzir o vômito. Entrar em contato com o médico imediatamente.
Recomendação ao médica:
Tratar sintomas.
5. MEDIDAS DE COMBATE A INCÊNDIOS
Dióxido de carbono, químico seco, espuma ou neblina de água
Métodos de extinção:
Perigos de incêndio e explosão fora
do comum:
nenhum
Medidas especiais de combate ao
Incêndio:
Resfirar os conteúdos expostos com água. Recomendar que os Bombeiros usem
aparelho de respiração auto-suficiente.
6. MEDIDAS A TOMAR EM CASO DE ESCAPES ACIDENTAIS
Precauções individuais: Evitar contato com a pele. Utilize os controles e proteção individual contra exposição conforme
especificado na Seção 8.
Precauções ambientais:
Manter longe de sargetas, córregos e hidrovias.
Métodos de limpeza:
Recolher e transferir para um conteúdo adequado para descarte. Consultar a secção 13 para
informações sobre a eliminação.
7. MANUSEIO E ARMAZENAMENTO
Utilize os controles e proteção individual contra exposição conforme especificado na Seção 8. Remover a
Manuseio:
roupa contaminada imediatamente. Lavar a roupa antes de reusar. O couro contaminado, incluindo sapatos,
não podem ser descontaminados e devem ser descartados. Evite criar e respirar o pó ao remover, perfurar,
esmerilhar, serrar ou lixar.
Armazenamento:
Guardar em lugar fresco e seco.
8. CONTROLE DA EXPOSIÇÃO/PROTEÇÃO INDIVIDUAL
Ingredientes perigosos:
Resinas epoxídicas (peso molecular médio <= 700)
Carboneto de silício
TLV da ACGIH
ppm
mg/m3
–
–
–
10
–
10
Proteção respiratória:
Não é geralmente necessário.
Ventilação:
Nenhum requisito especial. Se for necessário alterar o produto curado final de modo que possa gerar
pó, faça a extração de pó ou umedecimento adequado.
Proteção das mãos:
Luvas resistentes a agentes químicos (por exemplo, de borracha de butila, nitrila)
Proteção dos olhos:
Óculos protetores.
Outras informações :
Roupa impermeável necessária para evitar contato com a pele.
© A.W. Chesterton Company, 2010 Todos os Direitos Reservados. ® Reg. US Patent and TM Office.
(PT)
página 2 de 4
No. da FDS: 235A-9
9. PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS
pasta
Estado físico
branco
Cor
não se aplica
Ponto/intervalo de ebulição
não determinado
Ponto/intervalo de fusão
< 1%
% volátil (por volume)
Inflamabilidade
> 249°C
Copa Fechada
Método
desconhecido
Viscosidade
não determinado
Auto-inflamabilidade
não determinado
Perigos de explosão
Odor
Pressão de vapor
% de aromáticos por peso
pH
Densidade relativa
Coeficiente (água/óleo)
Densidade de vapor (ar = 1)
Velocidade de evaporação (éter = 1)
Hidrossolubilidade
Outras informações
odor suave
não se aplica
0%
não se aplica
1,6 kg/l
<1
>1
<1
insolúvel
nenhum
10. ESTABILIDADE E REATIVIDADE
Estável
Estabilidade:
Polimerização perigosa:
Não ocorrerá.
Produtos de decomposição perigosos:
Monóxido de carbono, aldeídos, ácidos e outros fumos tóxicos.
Condições a evitar:
nenhum
Matérias a evitar:
Ácidos minerais e bases fortes e oxidantes fortes, como Cloro líquido e Oxigênio
concentrado.
11. INFORMAÇÃO TOXICOLÓGICA
Contato com a pele e os olhos. Os indivíduos com problemas de alergia da pele e dos
Rota primária de exposição sob uso
olhos pré-existentes podem piorar com a exposição.
normal:
Efeitos agudos:
Causa irritação moderada da pele e dos olhos. Pode causar sensibilidade da pele
demonstrada por erupções ou urticária.
Substância
Resina de epóxi (CAS No.
25068-38-6)
Resina de epóxi (CAS No.
25068-38-6)
Teste
LD50 por via oral, rato
Resultado
> 5000 mg/kg
LC50 por contacto com a
pele, coelho
LC50 por inalação, rato
LD50 por via oral, rato
LD50 por contacto com a
pele, coelho
> 6000 mg/kg
> 6820 mg/m3
> 10000 mg/kg
> 10000 mg/m3
Efeitos crônicos:
Embora a sua significância seja desconhecida, as resinas epoxídicas (peso molecular
médio <= 700) demonstram ser mutagênicos em alguns testes microbiais, porém não
apresentaram ser mutagênicos em outros. Aberrações cromossômicas foram
observadas nas células cultivadas de fígado de ratos.
Outras informações:
Baseado em recentes estudos de 2 anos sobre pintura na pele de ratos e outras
informações disponíveis, o Centro Internacional de Investigação do Cancro (IARC)
concluiu que não dispunham de informações suficientes para classificar as resinas
epoxídicas (peso molecular médio <= 700). O Centro Internacional de Investigação do
Cancro (International Agency for Research on Cancer - IARC) designou o dióxido de
titânio inalado como possível carcinogênico nos seres humanos (Grupo 2B). O dióxido
de titânio e carboneto de silício neste produto não se separam da mistura ou são
suspensos no ar por si mesmos, de modo que não apresentam perigo quando em uso
normal.
(PT)
página 3 de 4
No. da FDS: 235A-9
12. INFORMAÇÃO ECOLÓGICA
Dados ecotoxicológicos ainda não foram determinados especificamente para este produto. A informação fornecida abaixo está
baseada no conhecimento dos componentes e ecotoxicologia de substâncias similares.
Mobilidade:
Pasta. Insolúvel em água. Ao determinar a mobilidade ambiental, considere as propriedades físicas e
químicas do produto (consultar a seção 9). Resina de epóxi: se o produto penetrar no solo, será móvel e
pode contaminar lençóis d’água.
Degradabilidade:
Os componentes (Partes A e B) não reagidos que sejam indevidamente liberados no ambiente podem
causar poluição do solo e da água. Resina de epóxi: não é facilmente biodegradável.
Acumulação:
Resina de epóxi: tem potencial de bioacumulação.
Ecotoxicidade:
Tóxico para os organismos aquáticos, podendo causar efeitos nefastos a longo prazo no ambiente
aquático.
13. QUESTÕES RELATIVAS À ELIMINAÇÃO
Os componentes sem reação constituem resíduos especiais (classificado como perigoso de acordo com a norma 91/689/CEE).
Combinar resina e curativo. O material curado final não é considerado perigoso. Aterrar os conteúdos vedados em área
aprovada. Verifique os regulamentos locais, estaduais e federais e observe os requisitos mais rigorosos.
Código do CER:
08 04 09
14. INDICAÇÕES RELATIVAS AO TRANSPORTE
Não Perigoso, Não Regulamentado
TDG:
IMDG:
IATA/ICAO:
ADR/RID:
15. INFORMAÇÃO SOBRE REGULAMENTAÇÃO
Xi - Irritante; N - Perigoso para o ambiente
Classificação Européia¹:
Frases R:
R36/38
R43
R51/53
Irritante para os olhos e pele.
Pode causar sensibilização em contacto com a pele.
Tóxico para os organismos aquáticos, podendo causar efeitos nefastos a longo prazo
no ambiente aquático.
Frases S:
S37/39
S24
S28A
S26
Usar luvas e equipamento protector para os olhos/face adequados.
Evitar o contacto com a pele.
Ápos contacto com a pele, lavar imediata e abundantemente com água e sabão.
Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e
consultar um especialista.
Evitar a libertação para o ambiente. Obter instruções específicas/fichas de segurança.
S61
Nomes de substâncias no
rótulo de aviso:
Resinas epoxídicas (peso molecular médio <= 700)
Outras informações:
Contém componentes epoxídicos. Ver as informações fornecidas pelo fabricante.
16. OUTRAS INFORMAÇÕES
Frases de risco na seção 3: Consultar a seção 15.
Mudanças na FDS nesta revisão:
Seções 1, 2, 6, 7, 8, 11, 13.
Esta informação está baseada exclusivamente em dados providos pelos fornecedores dos materiais usados e não na mistura em si. Nenhuma
garantia é expressada ou implícita sobre a adequação do produto para uma determinada finalidade do usuário. O usuário deverá determinar por
si próprio quanto à adequação do produto.
(PT)
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83
ANEXO 3
PRODUCT
SPECIFICATION
SHEET
®
BELZONA 1111
World leaders in the conservation of man-made
resources and the environment
1. PRODUCT NAME
Belzona® 1111
(Super Metal)
Engineering grade repair system for
repairing and rebuilding machinery and
equipment.
Also used as a high strength structural
adhesive for bonding or for creation of
irregular load bearing shims with good
electrical insulation characteristics.
For use in Original Equipment Manufacture
or repair situations.
2. MANUFACTURER
Belzona Inc.,
2000 N.W. 88th Court
Miami, Florida 33172
Belzona Polymerics Ltd.
Claro Road, Harrogate,
HG1 4AY, England.
5. PHYSICAL/MECHANICAL
PROPERTIES
Mixed Properties at 68OF (20OC)
Mixing Ratio by Weight
(Base : Solidifier)
5:1
Mixing Ratio by Volume
(Base : Solidifier)
3:1
Mixed Form
Paste
Peak Exotherm
Temperature
239 - 284oF
(115 - 140oC)
Time to Peak Exotherm
25 - 42 mins.
Slump Resistance nil at 0.5 inch
(1.27 cm)
Mixed Density
2.5 g/cm3
For enhanced performance this material
may be post-cured by heating to 212oF
(100oC) for a period of up to 24 hours.
• Shelf Life:
Cleavage
When tested to ASTM D1062 typical values
will be:
Mild steel
1400 lbs./in. (25 kgs/
mm)
Determined after 7 days cure at 77oF (25oC).
Post curing the material with heat results in
a more highly cross-linked polymer.
Separate base and solidifier components
shall have a shelf life of at least 5 years
when stored between 32oF (0oC) and
86oF (30oC).
3. PRODUCT DESCRIPTION
A two component paste grade system
based on a silicon steel alloy blended with
high molecular weight reactive polymers
and oligomers. When cured, the material is
durable yet fully machinable.
• Working Life:
Will vary according to temperature. At 77oF
(25oC) the usable life of mixed material is
15 minutes.
Applications
Shafts
Hydraulic rams
Bearing housings
Keyways
Engine blocks
Casings
Pipes
Tanks
Flange faces
• Volume Capacity:
The volume capacity of a 1 kg. unit of
mixed Belzona® 1111 is 24.3 in.3
(398 cm3).
• Cure Time:
Will be reduced for thicker sections and
extended for thinner applications. At a
thickness of approximately 1/4 in. (6 mm),
allow to solidify for the times shown in the
chart below before subjecting it to the
conditions indicated.
4. TECHNICAL DATA
Base Component
Appearance
Color
Gel strength
at 77oF (25oC)
Density
Solidifier Component
Appearance
Paste
Color
Light gray
Gel strength
at 77oF (25oC)
>70 g/cm QV
Density
1.63 - 1.69 g/cm3
Paste
Dark gray
>150 g/cm HF
2.70 - 2.90 g/cm3
• Abrasion Resistance:
Taber
The Taber abrasion resistance with 1 kg
load is typically:
H10 Wheels (Wet) 889 mm3
CS17 Wheels (Dry)56 mm3
loss per 1000 cycles
• Adhesion:
Tensile Shear
When tested in accordance with ASTM
D1002, using degreased strips, grit blasted
to a 3-4 mil profile, typical values will be:
Aluminum
1,800 psi (126 kgs/cm2)
Brass
1,670 psi (117 kgs/cm2)
Copper
1,900 psi (133 kgs/cm2)
Formica
>500 psi (35 kgs/cm2)*
Mild steel
2,700 psi (190 kgs/cm2)
Polyester/glass fiber >700 psi (49 kgs/cm2)*
Stainless steel
2,800 psi (197 kgs/cm2)
* breakdown of substrate
•
Chemical Resistance:
Once fully cured, the material will
demonstrate excellent resistance
to the following chemicals;
carbonic acid
10% hydrochloric acid
10% nitric acid
5% phosphoric acid
10% sulfuric acid
20% ammonia solution
lime water
20% potassium hydroxide
20% sodium hydroxide
Continued . . .
CURE TIMES
TEMPERATURE
Movement or use involving
no loading or immersion
Machining and/or light loading
Full electrical, mechanical or
thermal loading
Immersion in chemicals
o
o
o
41 F (5 C)
50 F (10oC)
59oF (15oC)
68oF (20oC)
77oF (25oC)
86oF (30oC)
4 hrs
6 hrs
3 hrs
4 hrs
2¼ hrs
3 hrs
1¾ hrs
2 hrs
1 hr
1½ hrs
¾ hr
1 hr
4 days
5 days
2 days
4 days
1½ day
3 days
1 day
2 days
20 hrs
1½ days
16 hrs
1 day
propanol
butanol
ethylene glycol
diethanolamine
methylamine (25% in water)
hydrocarbons
mineral oils
inorganic salts
* For a more detailed description of
chemical resistance properties, refer
to Product Data M501.
• Compressive Strength:
• Flexural Modulus:
8. WARRANTY
D790, typical values obtained will be:
ambient cure
10.6 x 105 psi
(7.45 x104 kgs/cm2)
post cure
9.1 x 105 psi
(6.4 x104 kgs/cm2)
Belzona® guarantees this product will meet
the performance claims stated herein when
material is stored and used as instructed in
the Belzona® Instructions For Use leaflet.
Belzona® further guarantees that all its
products are carefully manufactured to
ensure the highest quality possible and
tested strictly in accordance with universally
recognised standards (ASTM, ANSI, BS, DIN,
etc.). Since Belzona® has no control over
the use of the product described herein, no
warranty for any application can be given.
• Hardness:
The hardness of the material when tested to
ASTM D2240 is typically 89 Shore D.
• Heat Distortion
Temperature:
13,000 psi (914 kgs/cm2) ambient cure
15,000 psi (1055 kgs/cm2) post cure
Tested to ASTM D648 (264 psi fiber stress),
typical values obtained will be:
136oF (58oC)
ambient cure
216oF (102oC)
post cure
• Compressive Modulus:
• Heat Resistance:
ambient cure
2.7 x 105 psi
(1.9 x104 kgs/cm2)
post cure
3.7 x 105 psi
(2.6 x104 kgs/cm2)
For many typical applications, the product is
thermally stable up to 392oF (200oC) dry
and 200oF (93oC) wet, and down to
-40oF (-40oC)
• Corrosion Resistance:
• Impact Strength:
Will show no visible signs of corrosion after
5,000 hours exposure in the ASTM B117
salt spray cabinet.
The impact strength when tested to ASTM
D256 is typically:
1.3 ft.lb./in., 70 J/m (un-notched) or
0.65 ft.lb./in., 35 J/m (reverse notched)
• Electrical Properties:
Dielectric Strength
Tested to ASTM D149 is typically
84 volts/mil (3360 volts/mm)
Dielectric Constant
10 at 1000Hz
6 at 1 MHz
Dissipation Factor
< 0.0005 at 1 MHz
0.0120 at 1000 HZ
Volume Resistivity
5.3 x 1012 ohm cm.
Surface Resistivity
4.7 x 1013 ohm.
• Flexural Strength:
When tested to ASTM D790, typical values
obtained will be:
9,000 psi (633 kgs/cm2) ambient cure
13,000 psi (914 kgs/cm2) post cure
• Shrinkage:
Shrinkage is typically <0.025% when tested
in accordance with DOD-C-24176A method
4.6.12.
• Thermal Expansion:
Tested to ASTM E228 the coefficient of
thermal expansion is typically
31.7 ppm/oC.
6. SURFACE PREPARATION
AND APPLICATION
PROCEDURES
Complete technical assistance is available
and includes fully trained Technical Consultants, technical service personnel and
fully staffed research, development and
quality control laboratories.
10. HEALTH AND SAFETY
Prior to using this material, please consult
the relevant Material Safety Data Sheets.
11. APPROVALS/
ACCEPTANCES
The material has received recognition from
organisations worldwide including:
AMERICAN BUREAU OF SHIPPING
BUREAU VERITAS
U.S. DEPARTMENT OF NAVY
GAZ DE FRANCE
RJB MINING
AIR B.P.
NATO
NUCLEAR INDUSTRY (DBA TESTED)
U.S.D.A.
GENERAL MOTORS
TOYOTA
NIPPON KAIJI KYOKI
RUSSIAN REGISTER OF SHIPPING
For proper technique, refer to the Belzona®
Instructions For Use leaflet which is enclosed with each packaged product.
7. AVAILABILITY AND COST
Belzona® 1111 is available from a network
of Belzona® Distributors throughout the
world for prompt delivery to the application
site. For information, consult the Belzona®
Distributor in your area.
The technic al data contai ned herein is base d on the results of l ong term te sts carrie d out i n our l aboratori es
and to the best of our knowle dge is true and accurate on the date of publica ti on. It i s how ever subject to
cha nge wi thout prior noti ce and the user should conta ct Be lzona to veri fy the te chnica l da ta is correct be fore
spe cifying or orderi ng. No guarantee of a ccura cy is give n or impli ed. We a ssume no responsibi lity for rates
of coverage, performance or i njury resulting from use . Liabil ity, if any , i s li mited to the repla ceme nt of
products. N o other warra nty or gua rantee of a ny ki nd is made by Belzona, express or i mpl ied, whe ther
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inc luding photocopying, recording, taping or inform ation storage and retrie va l systems - wi thout w ritte n
pe rmission of the publi she r.
Belzona® is a re gi ste red trade mark
Belzona® 1111 - Product Specification Sheet - (2)
Printed in England Publication No. 4-1-05
9. TECHNICAL SERVICES
Belzo na P olymerics Ltd.,
Claro Road,
Harrogate, HG1 4AY, England.
Tel: +44 (0) 14 23 5676 41
Fax:+44 (0) 14 23 5059 67
E-Mail: [email protected]
Belzo na Inc. ,
2000 N.W. 8 8 Court,
Miami, Florida 33172 , U.S. A.
Tel: +1 (3 05) 59 4 49 94
Fax:+1 (3 05) 59 9 11 40
E-Mail: belzon [email protected]
ISO 9001:2000
Q 09335
www.belzona.com
86
ANEXO 4
Century Aluminum of Kentucky MSDS Recap
BELZONA AMERICA, INC.
Print Date: 02/08/2011
Emergency Phone: (800) 424-9300 Information
Phone: (305) 594-4994
2000 N.W. 88 Ct.
Miami, FL 33172
Tradename: BELZONA 1111 (SUPER METAL) BASE Filename: 08013010.pdf
MSDS Date: 8/2/2006 Common Name: BELZONA 1111 SUPER METAL BASE MSDSID: 8000430
Status: Active Inactive Date:
Component
TLV
PEL
Measure
Min.
Max
Range ?
CAS#
dgeba-epoxy resin
10
30
Y
25068386
dgebf-epoxy resin
10
30
Y
28064144
modified silica
10
6
mg/m3
1
5
Y
67762907
talc
2
2
mg/m3
1
5
Y
14807966
NFPA
NFPA
NFPA
2
1
1
Health
Flammability
Reactivity
PPE CODE
Physical Properties
State: OtherPaste
Specific Gravity: 2.8
Boil Point: N/G
Melt Point: N/G
Vapor Pressure: N/A
Appearance: Dark Gray
Paste
Vapor_Density: N/A
Air_Weight: N/A
Water_Weight: Heavier
Water_Soluble: No
Odor: Epoxy Odor
Health Hazards
Toxic: No
Chronic:
Sensitizer: Yes
Reproduction_Toxin: N/G
Corrosive: No Carcinogen: No
Irritant: Yes
Irritating To Skin: Skin,Eyes Eyes, Mucous Membranes ,
Respiratory ,Others
Target_Organs: None
Entry Route: Inhalation,Ingestion, Skin/Eye Contact, Absorption
First Aid Measures
Inhalation: Remove to fresh air. Seek medical attention if recovery is delayed
or there are signs of distress.
Eyes: Flush with water for 15 minutes. Seek medical attention if any irritation
persists.
Skin: Immediately remove excess with a clean cloth and wash thoroughly with
Skin: Immediately remove excess with a clean cloth and wash thoroughly with
soap and water. If irritation or inflammation persists, seek medical attention.
Ingestion: DO NOT induce vomiting. Rinse out mouth with water and drink
plenty of water. Call poison control center and/or seek medical attention.
Flammability Properties
Flash_Point:> 230 F
UEL: N/A
AutoIgnite_Temp: N/G
LEL: N/A
Extinguishing Agents: CO2, Dry Chemical, Foam, Water Fog
Precautions: Decomposition And Combustion Products May Be Hazardous
Reactivity
Incompatible_Material: Strong Oxidizers,
PH:
Acids, Bases, Amines
Physical Hazards
Combustible: No
Oxidizer: N/G
Explosive: No
Compressed Gas: No
Unstable: No
Flammable_Gas: No
Organic Peroxide: No
Water_Reactive: No
Flammable: No
Pyrophoric: No
Personal Protective Equipment
Respiratory_Protection: Required In Poorly Vent. Areas - Type Not Spec'd
Skin_Protection: Neoprene, PVC, Or Nitrile
Eye_Protection: Safety Glasses Or Goggles
Other Requirements: Suitable Protective Clothing, Safety Boots
Required_Ventilation: Local Exhaust
Regulatory Information
SARA 311_Listed: Y
TSCA_Rating: Yes
Section 313_Listed: No
VOC_Percent:
Optional Information:
Copyright (c) 2011 by MSDS1, Inc. All rights reserved.
89
ANEXO 5
Filename:
Operator ID:
Sample ID:
Comment:
C:\Documents and ...\Resina 2 ARC 858_1.d8d
Rosana
Resina 2 ARC 858_1
PerkinElmer Thermal Analysis
1.253e+9
0.5016
1.200e+9
0.45
76.45 °C
0.473
1.000e+9
0.40
0.35
Onset Y = 8.7915e+008 Pa
Onset X = 53.68 °C
8.000e+8
0.25
6.000e+8
Tan delta
Modulus (Pa)
0.30
0.20
4.000e+8
0.15
0.10
2.000e+8
0.05
61.52 °C
2.1645e+008 Pa
0
-5.596e+7
-16.04
0.00
0
20
40
60
80
Temperature (°C)
100
120
140
160
-0.0207
182
12/20/2011 5:24:46 PM
1) Heat from 0.00°C to 180.00°C at 3.00°C/min
Filename:
Operator ID:
Sample ID:
Comment:
Rosana
Resina 2 ARC 858_2
3.591e+9
3.500e+9
0.4568
Onset Y = 2.7439e+009 Pa
Onset X = 40.87 °C
77.28 °C
0.438
0.40
3.000e+9
0.35
2.500e+9
0.30
0.25
Tan delta
Modulus (Pa)
2.000e+9
1.500e+9
0.20
1.000e+9
0.15
5.000e+8
0.10
57.42 °C
3.1518e+008 Pa
0
-1.665e+8
5.000e-3
20
40
60
80
100
Temperature (°C)
120
140
160
0.05
0.03808
180
12/20/2011 5:20:40 PM
Filename:
Operator ID:
Sample ID:
Comment:
Rosana
Resina 2 ARC 858_3
0.4489
2.054e+9
2.000e+9
0.40
80.19 °C
0.425
1.800e+9
1.600e+9
0.35
Onset Y = 1.7593e+009 Pa
Onset X = 43.35 °C
1.400e+9
0.30
0.25
1.000e+9
0.20
Tan delta
Modulus (Pa)
1.200e+9
8.000e+8
0.15
6.000e+8
0.10
4.000e+8
2.000e+8
0.05
58.87 °C
1.8705e+008 Pa
0
-9.621e+7
0
20
40
60
80
100
Temperature (°C)
120
140
160
0.00
-0.0134
180
12/20/2011 5:38:40 PM
Filename:
Operator ID:
Sample ID:
Comment:
C:\Documents and Settin...\Belzona 1111.d8d
Rosana
Belzona 1111
Resina epoxi
2.024e+9
0.5046
82.57 °C
0.456
1.800e+9
0.45
Onset Y = 1.8522e+009 Pa
Onset X = 55.56 °C
0.40
1.600e+9
1.400e+9
0.35
1.200e+9
1.000e+9
0.25
8.000e+8
0.20
6.000e+8
0.15
4.000e+8
0.10
2.000e+8
72.58 °C
2.7504e+008 Pa
0.05
0
9.128e-3
0
20
40
60
80
100
Temperature (°C)
120
140
160
-9.360e+7
180
12/20/2011 5:41:23 PM
Modulus (Pa)
Tan delta
0.30
Filename:
Operator ID:
Sample ID:
Comment:
C:\Documents and Sett...\Belzona 1111_2.d8d
Rosana
Belzona 1111_2
Resina epoxi
1.618e+9
0.4591
84.00 °C
0.400
0.40
1.400e+9
0.35
1.200e+9
Onset Y = 1.2833e+009 Pa
Onset X = 50.76 °C
0.30
0.25
8.000e+8
Tan delta
Modulus (Pa)
1.000e+9
0.20
6.000e+8
0.15
4.000e+8
0.10
2.000e+8
0.05
76.65 °C
2.2265e+008 Pa
-9278389
0
20
40
60
80
100
Temperature (°C)
120
140
160
-6.615e-3
180
12/20/2011 5:45:29 PM
Filename:
Operator ID:
Sample ID:
Comment:
C:\Documents and Setti...\Belzona 111_3.d8d
Rosana
Belzona_3
0.4764
2.504e+9
2.400e+9
0.45
85.76 °C
0.414
2.200e+9
0.40
2.000e+9
1.800e+9
0.35
1.600e+9
0.30
Tan delta
1.400e+9
0.25
1.200e+9
1.000e+9
0.20
8.000e+8
0.15
6.000e+8
4.000e+8
0.10
2.000e+8
77.77 °C
3.0093e+008 Pa
0.05
0.02793
0
20
40
60
80
100
Temperature (°C)
120
140
160
-4.197e+7
180
12/20/2011 6:00:56 PM
Modulus (Pa)
Onset Y = 1.5215e+009 Pa
Onset X = 65.74 °C
Filename:
Operator ID:
Sample ID:
Comment:
C:\Docum...\Resina 3 MM-Steel Ceramic_1.d8d
Rosana
Resina 3 MM-Steel Ceramic_1
0.6607
Onset Y = 2.9777e+009 Pa
Onset X = 12.39 °C
0.6
3.575e+9
38.16 °C
0.628
3.000e+9
0.5
2.500e+9
0.4
1.500e+9
0.3
1.000e+9
0.2
5.000e+8
0.1
24.10 °C
4.4292e+008 Pa
0
0.01045
-20
0
20
40
60
80
Temperature (°C)
100
120
140
160
-1.675e+8
181
5/21/2012 10:34:55 AM
1) Hold for 1.0 min at -20.00°C
2)
Heat from -20.00°C to 180.00°C at 3.00°C/min
Modulus (Pa)
Tan delta
2.000e+9
Filename:
Operator ID:
Sample ID:
Comment:
Rosana
3.885e+9
0.6646
23.57 °C
0.631
3.500e+9
0.6
Onset Y = 3.1175e+009 Pa
Onset X = 6.13 °C
3.000e+9
0.5
2.500e+9
2.000e+9
0.3
Tan delta
Modulus (Pa)
0.4
1.500e+9
0.2
1.000e+9
5.000e+8
0.1
14.91 °C
5.4041e+008 Pa
0
-1.828e+8
-20
0
20
40
60
80
Temperature (°C)
100
120
140
160
2.773e-3
180
5/21/2012 10:42:24 AM
2)
Filename:
Operator ID:
Sample ID:
Comment:
Rosana
0.7026
3.307e+9
38.23 °C
0.666
Onset Y = 2.8668e+009 Pa
Onset X = 17.70 °C
3.000e+9
0.6
2.500e+9
0.5
Tan delta
0.4
1.500e+9
0.3
1.000e+9
0.2
5.000e+8
0.1
27.62 °C
4.6435e+008 Pa
0
-6.426e-3
-20
0
20
40
60
80
Temperature (°C)
100
120
140
160
-1.542e+8
180
5/21/2012 10:48:51 AM
2)
Modulus (Pa)
2.000e+9

- PGMEC - Universidade Federal Fluminense

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