Temperatura e polímeros

Agora que a estrutura dos materiais já está mais clara, vale olhar para as propriedades térmicas dos polímeros. Para isso, o teste mais importante aqui é o DSC.

O que é DSC

A calorimetria diferencial de varredura (DSC) é uma técnica de análise térmica em que uma amostra é aquecida de forma controlada enquanto se mede quanto calor é necessário para elevar sua temperatura. O objetivo é identificar transições importantes do material, como transição vítrea, cristalização e fusão.

DSC

Temperatura de transição vítrea (Tg)

É a temperatura em que o polímero passa de um estado rígido e quebradiço para um estado mais macio e flexível. Em polímeros amorfos, ela costuma indicar o limite prático de temperatura de uso.

Temperatura de cristalização (Tc)

A cristalização acontece entre a Tg e a Tm. Nessa fase, as cadeias poliméricas se organizam para formar cristais. A Tc é o ponto em que esse processo acontece mais rapidamente.

Temperatura de fusão (Tm)

É a temperatura em que os domínios cristalinos de um polímero semicristalino começam a derreter ou deformar. Polímeros amorfos não têm uma Tm bem definida.

Temperatura de decomposição (Td)

É a temperatura em que o material começa a se degradar, com quebra da estrutura principal do polímero.

Como interpretar isso

Uma forma simples de entender é a seguinte: o calor fornecido serve para elevar a temperatura da amostra. Mas, se o material absorver parte dessa energia para reorganizar sua estrutura, será preciso fornecer ainda mais calor para manter a mesma taxa de aquecimento.

No início, aplica-se calor para aumentar a temperatura. Quando a amostra chega na Tg, passa a ser necessário mais calor porque o material começa a absorver energia para ganhar mobilidade interna e amolecer.

Depois dessa transição, o polímero segue absorvendo energia e suas cadeias ficam mais livres. Ao atingir a Tc, essas cadeias passam a ter mobilidade suficiente para formar cristais. Como a estrutura fica mais organizada, parte da energia é liberada de volta.

Em seguida, ao atingir a Tm, os cristais começam a se desfazer. Para isso, o sistema precisa fornecer mais energia de novo. É por isso que os picos de Tc e Tm aparecem em sentidos opostos.

Na Td, o polímero começa a se decompor e sua estrutura química passa a se quebrar.

Com essas transições térmicas em mente, fica muito mais fácil entender vários fenômenos da impressão 3D.