Degradaçao de Polimeros

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Degradação de Polímeros
Degradação de Polímeros e Corrosão
Prof. Hamilton Viana
Prof. Renato Altobelli Antunes
Degradação de polímeros
• 1. Introdução 
¾ Degradação é qualquer reação química 
destrutiva dos polímeros. 
¾ Pode ser causada por agentes físicos e/ou por 
agentes químicos. 
¾ A degradação causa uma modificação 
irreversível nas propriedades dos materiais 
poliméricos. 
¾ É evidenciada pela deterioração progressiva 
destas propriedades, incluindo o aspecto visual. 
• 1. Introdução (continuação)
¾ Para alguns autores, o conceito de degradação 
é mais amplo e pode também abranger efeitos 
físicos que conduzirão à perda de função do 
produto polimérico. 
¾ Um exemplo desses efeitos físicos é a perda de 
plastificantes de um sistema polimérico, por 
migração ou por evaporação. 
¾ Nesta situação, o polímero em si não sofre 
alteração, porém o conjunto composto por 
polímero e plastificante perde funções 
importantes.
Degradação de polímeros
• 1. Introdução (continuação)
¾ Geralmente as reações de degradação são indesejáveis. 
¾ Procura-se alta durabilidade, ou vida útil elevada, pela 
aplicação adequada de sistemas poliméricos:
• Uso de aditivos antidegradantes específicos. 
¾ As reações de degradação poderão ser benéficas para os 
casos de:
• rejeitos poliméricos não recicláveis
• por contaminação ou por inviabilidade econômica
– os sacos de lixo,
– Sacolas
– Fraldas
– e embalagens de curta duração
¾ Também são úteis das reações induzidas de degradação 
que ocorrem nos processos mecanoquímicos de 
mastigação da borracha natural.
Degradação de polímeros
• 2. Tipos de degradação dos polímeros
• Os tipos de degradação são geralmente analisados pelos 
seguintes aspectos:
¾ Em relação à severidade da degradação
• 1. superficial: altera o aspecto visual do material 
polimérico e principalmente a sua cor, para moldados 
em cores claras.
• 2. estrutural: altera as propriedades mecânicas, 
térmicas, elétricas, etc., e compromete o desempenho 
estrutural do material polimérico. 
Degradação de polímeros
• 2. Tipos de degradação dos polímeros (continuação)
¾ Em relação aos mecanismos gerais das reações de 
degradação
• 1. degradação sem cisão da cadeia principal do 
polímero:
– em geral é uma degradação de nível superficial; 
– podem ocorrer:
» formação de ligações cruzadas, 
» substituição ou eliminação de grupos laterais, 
» reações entre os próprios grupos laterais, incluindo ciclização.
– este tipo de degradação poderá evoluir para o tipo 2.
• 2. degradação com cisão da cadeia principal do 
polímero: 
– redução drástica dos pesos moleculares das cadeias 
poliméricas,
– É uma degradação de nível estrutural; 
– acontece de forma aleatória ou de forma inversa ao processo de 
polimerização (depolimerização.)
Degradação de polímeros
• 2. Tipos de degradação dos polímeros (continuação)
¾ Em relação ao local de atuação dos agentes de 
degradação, são três casos distintos:
• 1. degradação causada pelo processamento do 
polímero.
• 2. degradação em condições de serviço, e isto é, 
durante o uso do material polimérico.
• 3. degradação após o uso do material polimérico, caso 
ele tenha se transformado em resíduo não reciclável.
Degradação de polímeros
• 2. Tipos de degradação dos polímeros (continuação)
¾ Em relação aos agentes ou fatores causadores da 
degradação: 
• 1. agentes físicos: radiação solar e outras radiações, 
temperatura e atrito mecânico e intenso. 
• 2. agentes químicos: água, ácidos, bases, solventes, 
outros produtos químicos, oxigênio, o ozônio, e outros 
poluentes atmosféricos.
• 3. agentes biológicos: microorganismos, tais como 
fungos e bactérias; as pregações ideológicas são de 
natureza química, sendo que os microorganismos são 
os agentes destes ataques químicos. 
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• 2. Tipos de degradação dos polímeros (continuação)
¾ A degradação de material polimérico pode ser 
causada por um ou mais agentes.
¾ Nas degradações com agentes combinados, 
normalmente a análise é mais complexa.
¾ Estas solicitações são freqüentemente muito severas.
• Um destes casos ocorre quando a temperatura 
atua como fator de aceleração nos processos 
fotodegradativos.
Degradação de polímeros
• 2. Tipos de degradação dos polímeros (continuação)
¾ Em relação aos processos responsáveis pela degradação dos polímeros
• Segundo esse critério, derivado de alguns aspectos apresentados, a classificação 
das reações de degradação é separada nas seguintes formas principais: 
¾ degradação térmica, 
¾ degradação mecânica, 
¾ degradação químicas (incluindo a oxidação), 
¾ Biodegradação, 
¾ fotodegradação, 
¾ degradação por radiações ionizantes, 
¾ termooxidação, 
¾ fotooxidação, 
¾ degradação termomecânica, 
¾ degradação mecanoquímica, e 
¾ fotobiodegradação, 
• conforme esquema apresentado na Figura 1. 
Degradação de polímeros
• 2. Tipos de degradação dos polímeros (continuação)
Degradação de polímeros
• 3. Métodos utilizados para estudo da degradação
¾ Existem métodos para detectar a degradação 
que já aconteceu num polímero;
¾ Existem métodos para simular ambientes e/ou
situação de degradação em polímeros.
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• 3.1. Métodos Ambientais
¾ O envelhecimento ambiental também é chamado de 
natural
¾ É importante conhecer detalhadamente as condições 
geográficas e climáticas:
• A luz solar sofre influência :
– da época do ano, 
– da latitude, 
– da altitude, 
– da hora do dia, 
– do ângulo de exposição; 
– a composição química da atmosfera sofre influência dos poluentes, 
– da umidade; 
– a freqüência da chuva e sua intensidade
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• 3.1. Métodos Ambientais (continuação)
¾ O tempo de exposição para verificação dos 
resultados:
• dificilmente fica abaixo de 4 anos;
• as amostragens devem ser feitas a cada mês;
• caso as primeiras amostragens não apontem sinais 
de degradação drástica, o espaço de amostragem 
pode ser aumentado.
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• 3.1. Métodos Ambientais (continuação)
¾ As medidas utilizadas podem ser :
• - avaliação visual
• - medida de cor superficial
• - avaliação de propriedades mecânicas
• - avaliação de alterações estruturais por métodos 
espectrométricos
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• 3.1. Métodos Ambientais (continuação)
¾ As amostras podem ser preparadas como:
• filmes, 
• corpos-de-prova para ensaios mecânicos, 
• peças no formato final de uso. 
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• 3.1. Métodos Ambientais (continuação)
¾ O estudo do envelhecimento natural:
• é dos mais demorados, 
• dos mais trabalhosos,
• além da avaliação das amostras, é necessário:
– um acompanhamento das condições ambientais:
» quantidade de chuva
» quantidade de horas de insolação
» temperatura diária e composição média da atmosfera. 
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• 3.1. Métodos Ambientais (continuação)
¾ É importante ressaltar que existem métodos para 
detectar a degradação que já aconteceu num 
polímero e também existem métodos para simular 
ambientes e/ou situação de degradação em 
polímeros.
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• 3.1. Métodos Laboratoriais 
¾ Os métodos de laboratório muitas vezes são confundidos com os métodos acelerados, 
porém os métodos de laboratório utilizam condições compostas e não isoladas. 
¾ Alguns dos equipamentos/métodos utilizados para tal finalidade:
• Weather-o-meter: 
– câmara de luz com lâmpadas de xenônio 
– spray de água pura ou de uma solução de sal;
• Câmara UV: 
– uma câmara com lâmpadas UV-A e UV-B
– demais características da câmara Weather-o-meter.
• DSC 
– indica as absorções e liberações de energia da amostra,
• TGA 
– indica as perdas/ganhos de massa de uma amostra em diferentesatmosferas e com aumento de temperatura.
• Métodos espectrométricos: neste grupo encontram-se o FTIR e o UV-Vis. Os espectros 
das amostras são preparados em diferentes datas e as diferenças indicam a formação 
de novos grupos químicos em detrimento do desaparecimento de outros grupos. 
• Previsão do tempo de vida: uma aplicação particular da TGA. Amostras são analisadas 
em diferentes faixas de temperatura e em conjunto coma equação de Arrhenius é 
possível determinar o tempo de vida do composto nas condições ambiente.
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• 3.1. Métodos Laboratoriais 
• Métodos espectrométricos: neste grupo encontram-
se o FTIR e o UV-Vis. Os espectros das amostras 
são preparados em diferentes datas e as diferenças 
indicam a formação de novos grupos químicos em 
detrimento do desaparecimento de outros grupos. 
• Previsão do tempo de vida: uma aplicação particular 
da TGA. Amostras são analisadas em diferentes 
faixas de temperatura e em conjunto coma equação 
de Arrhenius é possível determinar o tempo de vida 
do composto nas condições ambiente.
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• 3.3. Envelhecimento acelerado
¾ Os processos naturais são muito lentos,
¾ Os fatores que causam a degradação devem ser 
simulados individualmente: 
• ação da luz UV em temperatura ambiente, 
• aquecimento no escuro. 
• muitos dos métodos acelerados são realizados em 
laboratório.
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