Propriedades mecânicas II – Resistência ao Impacto

Um fator decisivo na seleção de materiais poliméricos para aplicações de engenharia é a avaliação da resistência ao impacto do material. Assim, o efeito da temperatura no comportamento de resistência ao impacto é de grande interesse prático devido que muitas das aplicações de termoplásticos de engenharia, requererem alta ductilidade em temperaturas subambientes [11, 42].

Os resultados de resistência ao impacto tipo Izod com entalhe obtidos para o ABS 1, ABS 2 e ABS 3 são mostrados na Fig. 36. O ABS 1 possui maior resistência ao impacto em toda faixa de temperatura. Já o ABS 2 possui maior resistência ao impacto do que o ABS 3 acima de 0 °C. Entretanto, o ABS 3 possui maior resistência ao impacto do que o ABS 2 entre -30 a 0 °C. Entre as temperaturas de -40 e -30 °C, a resistência ao impacto é praticamente igual para o ABS 2 e ABS 3.

Figura 36 - Resultados de resistência ao impacto com entalhe tipo Izod vs. temperatura para os copolímeros

ABS 1, ABS 2 e ABS 3; formas: média de 5 resultados; barra de erro: desvio padrão; linhas: para melhor visualização do resultado do ensaio.

A diferença no comportamento dos ABS está associado com a composição, a morfologia, a distribuição do tamanho das partículas de borracha no SAN, o grau de graftização, o grau de ligações cruzadas, o peso molecular do SAN e etc [36, 61, 72].

Um aumento do grau de graftização proporciona uma maior interação interfacial entre a fase dispersa e a matriz, proporcionando uma maior capacidade de absorção de energia

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durante o impacto ocorrendo assim a tenacificação do ABS [21, 61, 68, 72]. Entretanto, este desempenho pode ser prejudicado se o grau de graftização e de subinclusões for muito grande [73].

A transição frágil-dúctil está associada à Tg da fase dispersa e depende da composição do polibutadieno. Mantovani [37], estudando blendas de PBT/ABS, mostrou que os copolímeros ABS puros (com elevado teor de borracha), apresentam uma transição frágil-dúctil entre -70 e -80 °C. Assim, observa-se que a transição frágil-dúctil não é vista nessas condições de ensaio deste trabalho, onde a temperatura mínima do ensaio foi de -40 °C.

Os resultados de resistência ao impacto com entalhe tipo Izod em função da temperatura obtidos para o ABS 1 e as blendas ABS 1/SBS são demostrados na Tabela 1 2 e na Fig. 37. Nas blendas com 5 e 7,5% de SBS observou-se que não houve uma melhora na resistência ao impacto, visto que os valores das resistências ao impacto em toda a faixa de temperatura foi menor do que no copolímero ABS 1 puro. A temperatura ambiente, as blendas com 10 e 12,5% de SBS tiveram um aumento da resistência ao impacto em relação ao ABS 1 puro.

Nas temperaturas subambientes, na faixa entre -30 a -10 °C, as blendas ABS 1 com 10 e 12,5% de SBS mantiveram uma maior resistência em relação ao ABS 1 puro. Na faixa de - 20 °C a -30 °C, observa-se uma ampla dispersão dos resultados médios obtidos o que pode significar a transição frágil-dúctil nessas blendas. Assim, observa-se uma possível mudança da transição frágil-dúctil com a adição do modificador de impacto, pois a transição frágil-dúctil encontra-se abaixo de -40 °C enquanto que para as blendas ABS 1/SBS está transição apresenta- se na faixa de -20 °C a -30 °C.

Tabela 12 – Resultados dos ensaios de resistência ao impacto com entalhe tipo Izod (J/m) em diferentes

temperaturas do copolímero ABS 1, do copolímero em bloco SBS e das blendas ABS 1/SBS.

ABS 1/SBS Temperatura (°C) -40 -30 -20 -10 0 10 23 100/0 130,5 ± 1,9 157,4 ± 1,3 251,3 ± 3,6 260,4 ± 4,9 287,6 ± 6,8 321,2 ± 4,5 352,6 ± 4,6 95/05 117,8 ± 11,9 103,6 ± 4,8 119,6 ± 3,2 144,2 ± 8,1 227,1 ± 25,6 295,8 ± 5,4 341,5 ± 12,3 92,5/7,5 81,8 ± 10,2 103,4 ± 4,2 190,4 ± 43,4 244,8 ± 13,0 266,5 ± 6,1 305,6 ± 6,1 348,1 ± 19,4 90/10 99,3 ± 3,4 208,3 ± 60,2 22,5 ± 61,7 304,8 ± 24,1 312,8 ± 10,4 311,6 ± 6,5 407,1 ± 10,4 87,5/12,5 118,0 ± 16,0 155,0 ± 53,2 258,1 ± 32,6 336,9 ± 24,7 329,3 ± 22,8 323,1 ± 6,6 372,1 ± 10,0 0/100 20,5 ± 1,7 34,8 ± 15,6 920,9 ± 77,4 782,8 ± 94,5 526,4 ± 79,0 455,3 ± 19,2 285,3 ± 17,5

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Figura 37 - Resultados de resistência ao impacto com entalhe tipo Izod vs. temperatura para o copolímero ABS 1

e as blendas ABS 1/SBS; formas: média de 5 resultados; barra de erro: desvio padrão; linha: para melhor visualização do resultado do ensaio para o copolímero ABS 1.

Na Tabela 13 são mostrados os resultados de resistência ao impacto do ABS 2 e das blendas ABS 2/SBS. Na Fig. 38 é mostrado o gráfico referente aos resultados de resistência ao impacto tipo Izod do copolímero ABS 2 e das blendas ABS 2/SBS em função da temperatura. Observa-se que não houve uma melhoria na resistência ao impacto com a adição do copolímero em bloco SBS em toda faixa de temperatura analisada.

Tabela 13 - Resultados dos ensaios de resistência ao impacto com entalhe tipo Izod (J/m) em diferentes

temperaturas do copolímero ABS 2, do copolímero em bloco SBS e das blendas ABS 2/SBS.

ABS 2/SBS Temperatura (°C) -40 -30 -20 -10 0 10 23 100/0 82,1 ± 2,6 86,9 ± 3,2 103,6 ± 3,3 118,1 ± 4,0 162,6 ± 2,3 195,3 ± 4,0 249,4 ± 6,0 95/05 47,3 ± 0,8 68,8 ± 2,6 75,3 ± 1,6 77,5 ± 0,9 100,7 ± 1,9 123,8 ± 2,7 218,6 ± 7,6 90/10 31,8 ± 4,1 46,3 ± 1,6 49,8 ± 2,1 66,3 ± 2,2 75,3 ± 1,1 101,4 ± 1,1 164,3 ± 15,2 85/15 47,2 ± 2,5 44,1 ± 1,8 61,6 ± 11,1 64,7 ± 8,3 75,4 ± 3,4 83,3 ± 6,2 132,7 ± 11,4 80/20 34,3 ± 7,0 38,3 ± 7,2 52,4 ± 4,9 52,0 ± 12,2 72,6 ± 5,1 79,6 ± 5,7 114,8 ± 4,6 0/100 20,5 ± 1,7 34,8 ± 15,6 920,9 ± 77,4 782,8 ± 94,5 526,4 ± 79,0 455,3 ± 19,2 285,3 ± 17,5

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Figura 38 - Resultados de resistência ao impacto com entalhe tipo Izod vs. temperatura para o copolímero ABS 2

e as blendas ABS 2/SBS; formas: média de 5 resultados; barra de erro: desvio padrão; linha: para melhor visualização do resultado do ensaio para o copolímero ABS 2.

Na Fig. 39 é mostrado o gráfico indicativo dos resultados de resistência ao impacto tipo Izod do copolímero ABS 3 e das blendas ABS 3/SBS em função da temperatura. Os resultados também são mostrados na Tabela 14. Assim como nas blendas ABS 2/SBS, é possível analisar que as blendas tiveram um desempenho inferior do que o copolímero puro na faixa de temperatura de -40 a 10 °C. Entretanto, na temperatura de 23 °C a resistência ao impacto foi semelhante à resistência ao impacto do copolímero ABS 3 puro, a partir da adição de 10% em massa de SBS.

Tabela 14 - Resultados dos ensaios de resistência ao impacto com entalhe tipo Izod (J/m) em diferentes

temperaturas do copolímero ABS 3, do copolímero em bloco SBS e das blendas ABS 3/SBS.

ABS 3/SBS Temperatura (°C) -40 -30 -20 -10 0 10 23 100/0 81,3 ± 1,1 85,6 ± 14,5 111,7 ± 2,4 128,5 ± 2,5 161,4 ± 2,0 168,2 ± 7,1 171,9 ± 5,4 95/05 44,4 ± 0,7 45,8 ± 0,7 48,9 ± 1,0 53,2 ± 1,2 63,7 ± 2,2 64,3 ± 0,8 107,1 ± 2,6 90/10 48,1 ± 5,1 48,3 ± 1,4 64,8 ± 1,6 70,2 ± 0,4 83,8 ± 2,5 94,7 ± 2,2 177,4 ± 11,1 85/15 44,6 ± 2,2 51,4 ± 2,7 61,4 ± 5,2 70,9 ± 2,7 91,1 ± 3,1 119,4 ± 9,9 169,3 ± 25,9 80/20 43,3 ± 2,0 46,8 ± 2,8 62,9 ± 3,4 73,3 ± 5,9 91,4 ± 7,1 131,9 ± 13,0 173,5 ± 20,3 0/100 20,5 ± 1,7 34,8 ± 15,6 920,9 ± 77,4 782,8 ± 94,5 526,4 ± 79,0 455,3 ± 19,2 285,3 ± 17,5

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Figura 39 - Resultados de resistência ao impacto com entalhe tipo Izod vs. temperatura para o copolímero ABS 3

e as blendas ABS 3/SBS; formas: média de 5 resultados; barra de erro: desvio padrão; linha: para melhor visualização do resultado do ensaio para o copolímero ABS 3.

Nas blendas ABS 1 com a adição de mais de 10% em massa de SBS, é possível que tenha ocorrido uma melhora na adesão interfacial devido a adição de maior conteúdo de SBS, que pode ter gerado uma melhor dispersão do modificador de impacto. Assim, houve uma maior facilidade para ocorrer o microescoamento sobre cisalhamento, e consequentemente houve o aumento da resistência ao impacto. Essa melhoria na adesão interfacial faz com que o tamanho do craze seja controlado e facilita na terminação do craze na interface [69, 74].

A redução da resistência ao impacto do ABS com adição do SBS nas demais blendas pode ser atribuída, além de outros fatores, a formação de ligamentos mais espessos do que a espessura crítica na matriz, no qual não facilita o mecanismo de microescoamento sobre cisalhamento devido a adesão interfacial fraca. A baixa adesão interfacial afeta também o mecanismo de microfibrilamento múltiplo (crazing) diminuindo, assim, a resistência ao impacto das blendas [69].

Deve-se considerar que não é apenas a adição de mais conteúdo de SBS que melhorou a resistência ao impacto e promoveu a tenacificação do ABS 1 com mais de 10% em massa de SBS, pois maiores conteúdos de SBS foram adicionados ao copolímero ABS 2 e ABS 3 e não foram obtidos melhores resultados da resistência ao impacto nessas blendas. O melhor desempenho também está associado a morfologia obtida pela mistura dos copolímeros, com a distribuição das partículas de borracha na matriz, o tamanho e a forma das partículas de SBS e

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também com o grau de graftização da copolímero ABS (matriz) [37, 47]. Outro fator importante é a afinidade química entre a matriz SAN e o copolímero em bloco SBS [26].

A morfologia das blendas de copolímero ABS 1 com mais de 10% em massa de SBS obtidas é ilustrada na Fig. 40. Espera-se que o copolímero SBS esteja bem distribuído e disperso na matriz SAN, assim como as partículas de borracha com PB-g-SAN do ABS.

Figura 40 - Ilustração da morfologia das blendas de copolímero ABS 1 com mais de 10% em massa de SBS.

Os resultados da adição do SBS nas blendas com ABS 2 e ABS 3, mostrando um comportamento inferior em relação a resistência ao impacto dos copolímeros puros mostram que nessas blendas não houve a tenacificação do copolímero ABS pela adição do copolímero em bloco, entretanto é possível que estas blendas sejam aplicadas como polímeros de engenharia, visto que os copolímeros ABS já possuem excelente resistência ao impacto e já são tenacificados. Isto se justifica pela incorporação do copolímero SBS não só melhorar a processabilidade do ABS, mas também pelas blendas com ABS 2 e ABS 3 manterem um maior módulo de elasticidade e tensão no escoamento do que as blendas com ABS 1.

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