Cristalização e taxa crítica de resfriamento para vitrificação do poli(sebacato de decametileno)

Abstract

Recebido em 27/5/02; aceito em 4/9/02 CRYSTALLIZATION AND CRITICAL COOLING RATE TO VITRIFY POLY(DECAMETHYLENE SEBACATE). We synthesized Poly(decamethylene sebacate) -P10MS -and studied its overall crystallization rates in a range of temperatures using Differential Scanning Calorimetry in isothermal conditions, which enabled us to identify the crystallization mechanism by means of the Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov equation. The critical cooling rate (R c ) to vitrify the P10MS was determined using a non-isothermal method proposed by Barandiarán & Colmenero (BC). The value of R c is around 50-250 K/s, which confirms the experimentally observed difficulty to vitrify this polymer.Keywords: crystallization; critical cooling rate; poly(decamethylene sebacate). INTRODUÇÃOA relevância deste trabalho consiste na utilização da Teoria Geral de Transformação de Fases para desvendar o mecanismo de cristalização e, posteriormente, testar a consistência dos valores experimentais das taxas de nucleação (I) e crescimento (G) de cristais no P10MS, as quais serão utilizadas num rigoroso teste experimental da Teoria Clássica de Nucleação (TCN), com um mínimo de parâmetros ajustáveis.Um parâmetro necessário para o teste da TCN é a temperatura de transição vítrea (T g ). No entanto, análises térmicas mostraram não ser possível obter o P10MS vítreo. Assim, a pergunta "quão rápido o P10MS deve ser resfriado para se vitrificar?" torna-se pertinente e, portanto, demanda a obtenção de sua taxa crítica de resfriamento. Em resumo, os objetivos deste trabalho consistem em utilizar a teoria geral de transformação de fases de Johnson-Mehl-AvramiKolmogorov (JMAK) para estudar a cinética de cristalização e determinar a taxa crítica de resfriamento para vitrificar o P10MS. TEORIA CristalizaçãoEste trabalho é parte da pesquisa que visa testar a Teoria Clássi-ca de Nucleação com um mínimo de parâmetros ajustáveis.Escolhemos o P10MS porque, segundo Flory e McIntyre 1 , este polímero apresenta nucleação primária homogênea e crescimento de cristais controlado por nucleação superficial secundária. Esses dois fatos podem levar, em princípio, à determinação experimental do parâmetro mais problemático da TCN: a energia superficial, pois ela controla ambos os mecanismos.O processo de cristalização envolve as etapas de nucleação e crescimento de cristais, mas a grande maioria das pesquisas sobre cristalização de materiais poliméricos concentra-se apenas no processo de crescimento de cristais [2][3][4][5][6][7][8] , ou então na cinética de cristalização total [9][10][11][12][13][14][15] . Daí a importância de se estudar a nucleação. Com os devidos cuidados, a cristalização de materiais pode ser descrita quantitativamente pelo modelo de Kolmogorov (1937), Johnson e Mehl (1939) e Avrami (1939)(1940)(1941) 16 . A expressão de JMAK estabelece que a cristalinidade desenvolvida por um material aquecido em regime isotérmico, por um tempo t, pode ser correlacionada com o tipo e a cinética de nucleação e crescimento cristalino. Assim, quando as suposições da teoria ...

Modified method for obtaining the critical cooling rate for vitrification of polymers

“…However, it is still extremely high, as mentioned by Guimarães and Zanotto 3 . This fact confirms the experimentally observed difficulty to vitrify this polymer, which is probably due to the high molecular mobility associated to its very flexible polymer chain 3 . Table 4 also allows one to compare the Rc values obtained by the modified methods proposed by Cabral Jr. et al 4 , Rc (0 K) , and the present authors, Rc (Tg) , which employ the extrapolation to zero Kelvin and Tg, respectively.…”

“…Polypropylene and P10MS present very fast crystallization rate, while PEEK and PET show slow crystallization rate. The equilibrium melting temperature and the glass transition temperature for PP, PEEK, P10MS and PET are presented in Table 1 3,5,7 . Tables 2 and 3 present the crystallization temperature as a function of cooling rate for PEEK 6 , polypropylene 5 , P10MS 3 and PET 7 , respectively.…”

“…Glass transition temperature and equilibrium melting temperature for the samples used in the present work3,5,7 . Crystallization temperature Tc as a function of cooling rate R for PP 5 and PEEK6 .…”

Expoente De Avrami Pela Equação De Jmak Para Método Não-Isotérmico De Análise Térmica

“…A teoria de JMAK estabelece que a cristalinidade desenvolvida por um material aquecido em regime isotérmico, por um tempo t, pode ser correlacionada com o tipo de nucleação e crescimento de cristais [15]. Assim, a equação de JMAK descreve transformações isotérmicas no estado sólido e tem a seguinte forma: O valor do expoente de Avrami corresponde ao tipo de nucleação, homogênea ou heterogênea, e também à dimensionalidade de crescimento dos cristais [10].…”

Cinética de cristalização não-isotérmica de resíduos de polietileno de alta densidade (PEAD)

“…O parâmetro n não tem o mesmo significado físico que o determinado em condições isotérmicas, porém, de acordo com a literatura [18][19][20][21] , os valores do encontrados para as diferentes amostras de PEAD indicam que o tipo de nucleação e a forma de crescimento dos esferulitos são relativamente simples com formação de cristais tipo agulha a partir de núcleos esporádicos ou cristais em forma de disco a partir de núcleos instantâneos (1 < n < 2,5).…”