Algumas aplicações necessitam, em condições de trabalho, determinadas propriedades as quais os materiais convencionais como ligas metálicas, materiais cerâmicos e poliméricos isoladamente não apresentam. Com isso, surgem os compósitos que são materiais com combinação de pelo menos dois componentes de categorias diferentes.
Um grande número de materiais compósitos é constituído por apenas duas fases:
a matriz e a fase dispersa. A matriz é uma fase contínua sendo as mais conhecidas formadas por compostos poliméricos, metálicos ou cerâmicos, enquanto a fase dispersa é geralmente um componente utilizado para dar reforço ao compósito, sendo as propriedades do material dependente da orientação, disposição, forma e o tamanho das partículas presente como fase dispersa (CALLISTER, 2007). Compósitos reforçados com partículas e reforçados com fibras são um dos mais comuns nessa categoria de material, uma classificação para os compósitos está ilustrado na Figura 6.
Figura 6 - Classificação para os compósitos
Fonte: (CALLISTER, 2007)
24 2.4.1. Compósitos Reforçados com Partículas
Em geral, as cargas adicionadas ao compósito como reforço são de características mais rígidas e duras comparada à matriz, como exemplo do presente trabalho a carga de pó de vidro adicionada a matriz polimérica.
Como ressaltado anteriormente, as propriedades do compósito dependem da distribuição, forma e tamanho das partículas. Outra característica importante que reflete nas propriedades do compósito é a interação entre matriz e partícula, ou seja, uma melhora no comportamento mecânico depende de uma forte interação na interface matriz e partícula. Basicamente o que ocorre para esse ganho em propriedades mecânicas é que parte da tensão aplicada é transferida da matriz para as partículas, deste modo a matriz não fica sobrecarregada com toda carga aplicada (CALLISTER, 2007).
2.5. TÉCNICAS DE CARACTERIZAÇÃO 2.5.1. Índice de Fluidez (MFI)
O teste de índice de fluidez é realizado num equipamento chamado plastômetro cujo princípio de funcionamento é determinar a massa de material polimérico que flui sobre um orifício de tamanho padrão. O material flui pelo orifício devido à ação de uma força peso e temperatura previamente estabelecida nos parâmetros do aparelho. Estes parâmetros são definidos por normas, por exemplo, a ASTM D-1238 (HARPER;
PETRIE, 2003). A unidade padrão para esta medida é g/10min.
A técnica, portanto, determina o índice de fluidez que é dependente da viscosidade do material, a relação entre viscosidade e fluidez é inversamente proporcional. Quando comparado à massa molar média, o índice de fluidez também apresenta uma relação inversamente proporcional a esta medida (algumas exceções para polímeros com plastificante ou lubrificantes). De uma maneira geral, materiais com baixa fluidez são aqueles com uma alta massa molar (DE PAOLI, 2009).
2.5.2. Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
A técnica consiste em analisar e observar características microestruturais da amostra sólida do material. Esta análise microestrutural é importante pois a partir dela, pode-se observar e chegar a alguma relação entre a microestrutura, um possível defeito e propriedade (MALISKA, 2000).
25 Basicamente, o princípio de funcionamento do MEV é a irradiação de um fino feixe de elétrons sobre a superfície da amostra, com a interação do feixe de elétrons com a superfície do material resulta na emissão de várias radiações, sendo os elétrons secundários e o retroespalhados os mais importantes para captação de imagem. Todas radiações, desde que captada corretamente, irão fornecer informações importantes a respeito das características da amostra (MALISKA, 2000).
Em relação ao material polimérico, um dos métodos mais comuns de preparação de amostras para ser analisado no MEV são: tingimento, preparação de superfícies por ultramicrotomia, preparação de superfície polidas, ataque químico e fratura (DEDAVID;
GOMES; MACHADO, 2007). A fratura à frio é um dos métodos de preparação da amostra que consiste em resfriar o material em nitrogênio líquido por um determinado tempo e logo em seguida fraturar o mesmo, com isso é possível analisar pelo MEV deformações plásticas ou fissuras, e no caso do compósito em estudo o grau de interação entre as interfaces de matriz polimérica e partícula de vidro.
Por fim, após a amostra ser preparada ela deve ser posta em um suporte metálico com fitas de C ou Cu, e pelo fato dos polímeros apresentarem baixa condutividade elétrica, para que a interação entre os feixes de elétrons emitidos e a amostra seja viável é necessário a deposição de fina camada de ouro, provendo os íons necessários para tornar o material condutor.
2.5.3. Análise Termogravimétrica (TG)
A análise termogravimétrica é uma das técnicas de análise térmica, cujo o intuito é o de observar e acompanhar a variação de massa da amostra em função da temperatura ou tempo. O equipamento utilizado para se fazer a medida é formado principalmente por uma termobalança, sendo os principais componentes dessa termobalança composto por: um forno, programador de temperatura do forno, controle de atmosfera do forno, sensor de temperatura, balança registradora (DENARI; CAVALHEIRO, 2012).
Análises térmicas como a TG são importantes para compreender mudanças nos compostos quando submetidos à um aquecimento ou resfriamento ou também os limites de temperatura suportados por determinado material sem acarretar em depreciação nas suas propriedades. Para uma decomposição é interessante saber qual resíduo e/ou produto volátil gerado e se possuem alguma ação ambiental ou biológica negativa (DENARI; CAVALHEIRO, 2012).
26 2.5.4. Ensaio de tração
O ensaio de tração é um dos ensaios mecânicos mais comuns para analisar o comportamento mecânico de compósitos com matriz polimérica, com este ensaio é possível obter diversas propriedades mecânicas, das quais muitas empregadas também em metais. Módulo de elasticidade, limite de escoamento, limite de resistência à tração e alongamento percentual são algumas das propriedades mecânicas mais importantes (CALLISTER, 2007).
Módulo de elasticidade: é uma constante de proporcionalidade conhecida também como módulo de Young, vem a partir da relação da Lei de Hooke. A relação entre o módulo E e a rigidez do material é diretamente proporcional, quanto maior o módulo mais rígido é o material (CALLISTER, 2007).
ε
= σ
E Equação 1 Em que: E = módulo de elasticidade; σ = tensão; ε = deformação
Alongamento na ruptura: é a representação quantitativa da ductilidade, que é uma propriedade mecânica que mostra o grau de deformação plástica que o material suportou até a sua fratura. Para deformações plástica muito baixa ou nenhuma a fratura é dita como frágil ((CALLISTER, 2007). Abaixo a equação 2 representa o alongamento percentual:
2.5.5. Análise Granulométrica por Difração a Laser
A análise empregada para fazer a medição do tamanho de partículas utiliza do princípio da difração a laser, ou seja, um feixe de laser é emitido e interage com as partículas o equipamento faz a medição da intensidade de luz espalhada pela interação laser e partícula dispersa. Com um padrão de espalhamento gerado, os dados são então
27 analisados para fazer o cálculo de distribuição de tamanho de partículas (MALVERN, 2015).
Um sistema típico para um equipamento de análise por difração laser é constituído por uma bancada óptica, unidades de dispersão de amostras (acessórios) e software do instrumento. Pela área de medição da bancada óptica a amostra dispersa atravessa, e um feixe de luz é incidido sobre as partículas dispersa. A luz espalhada pelas partículas é medida por detectores, nos comprimentos de onda vermelho e azul. As unidades de dispersão garantem que as partículas cheguem à bancada óptica na área de medição, com uma dispersão adequada e homogênea e a concentração correta. O software recebe os dados de espalhamento e calcula a distribuição de tamanho de partícula (MALVERN, 2015).
28 3. OBJETIVO