COMPORTAMENTO TÉRMICO DE CRISTAIS DE
POLI(TEREFTALATO DE ETILENO)
Lys Sirelli 1* Marcos L. Dias 1 Romeu A. Pereira 2 Carlos A. C. Perez3
1*
Instituto de Macromoléculas da UFRJ [email protected] Instituto de Macromoléculas Professora Eloísa Mano
UFRJ Centro de tecnologia - Bloco J Caixa postal 68525; 21945-970 1 [email protected];
2
Faculdade de Filosofia Ciências e Letras Santa Marcelina [email protected].; 3 Núcleo de Catálise - coppe
[email protected]
Thermal Behavior of Poly (ethylene terephthalate) crystals
Changes in the crystalline structure and degree of crystallinity of bottle grade PET with increasing temperature were
investigated be WAXS crystalline. PET was obtained by thermal trataments at 1200 and 2000C for 24 h. The WAXS
curves were taken in intervals of 200C until a temperature near Tm. A significant increase of the cristallinity and the
arranje symmetric rearrangment of crystals were observed even when the PET samples were annealed at the very high
temperature (200 0C).
cristalizado em duas temperaturas diferentes, quando é
aquecido até temperaturas próximas a fusão cristalina.
Introdução
Podendo apresentar um alto grau de orientação e
excepcional resistência mecânica, o PET classifica-se
como a mais importante resina entre os poliésteres, e
juntamente com as poliamidas dominam o mundo das
fibras.
Este poliéster e muito utilizado em aplicações tais
como fibras têxteis, filmes para fotografias,
embalagens, em componentes automotivos, sendo
atualmente sua principal aplicação em recipientes para
bebidas carbonatadas.
O PET é um poliéster aromático cuja estrutura
molecular origina-se de unidades derivadas de ácido
tereftálico ou tereftalato de dimetila, que formam o
segmento rígido, e etileno glicol, que constitui o
segmento flexível da unidade repetitiva do polímero,
sendo estas unidades dispostas em estruturas planar,
praticamente estendidas.
O PET é um polímero semi-cristalino com baixa
velocidade de cristalização, podendo apresentar-se
amorfo a temperatura ambiente quando resfriado
bruscamente a partir do estado fundido, ou cristalino
quando cristalizado por estiramento e/ou tratamento
térmico.
As propriedades físicas características de um polímero
semi-cristalino são influenciadas pela sua morfologia.
No caso do PET, poucos dados sobre o efeito da
temperatura na modificação de cristais já formados foi
publicada.
Neste trabalho, são apresentados informações sobre as
mudanças na estrutura cristalina de PET grau garrafa
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Experimental
Para obtenção dos corpos de prova foi utilizado PET
em péletes de procedência Rhodia Ster (S80), o qual
foi seco em estufa a 1500C por 16 h, antes do
processamento . Após a moldagem por compressão, as
placas obtidas foram imediatamente resfriadas por
imersão em banho de áqua, a temperatura ambiente,
por um intervalo de 2 minutos.
As placas foram submetidas a tratamentos térmicos
(annealing ) de 1200 e 2000C, respectivamente, por um
período de 24h. Essas amostras foram submetidas à
análises de espalhamento de raios-x a altos ângulos
(WAXS).
As curvas de WAXS foram obtidas em difrâtometro
Rigaku, modelo DMAX 2200 com tubo de cobre e
monocromador de grafite no feixe secundário no modo
por reflexão, com uma tensão e corrente no tubo de 40
Kv e 40 mA, respectivamente. No sistema de
colimação a fenda de divergência horizontal opera com
10, a fenda vertical com 10mm, a fenda de
espalhamento 10 e a fenda do detector de 0,3mm
(0,050). Os dados foram adquiridos no modo passo a
passo com amplitude de passo em 2θ igual a 0,050 e
com tempo de contagem por passo iqual a 1s .
A resolução das reflexões presentes nos padrões de
difração para obtenção das posições angulares, das
intensidades e das larguras à meia-altura foi feita por
Anais do 7o Congresso Brasileiro de Polímeros
ajustes a funções de perfis de linhas Gaussianas,
através do programa Origin 5.0. Os parâmetros de rede
foram calculados a partir das posições angulares em 2θ
no programa Celref, para refinamento da célula
unitária.
cristalito e grau de cristalinidade. Verifica-se também o
aumento do grau de cristalinidade de amostras de PET
submetidas a tratamento térmico, mesmo quando o
annealing é realizado por longo tempo e altas
temperaturas
Conclusões
No presente trabalho, medidas de porcentagens
amorfas e grau de cristalinidade foram feitas através de
análises de WAXS. Constatou-se que tratamento
térmico a baixa temperatura (abaixo de 180 0C) produz
material com baixo teor de estruturas cristalinas. O
aquecimento da amostra até temperaturas próximas a
Tm promove significativo aumento do tamanho de
-103
-1-13
0-11
4000
c
3500
3000
2500
Y Axis Title
As amostras foram analisadas por WAXS, sendo
observado o aumento do grau de cristalinidade com o
aumento da temperatura de annealing. A Figura 1
mostra as curvas de WAXS de amostras submetidas a
annealing a 1200C(a) e 2000C (b). Os principais planos
são assinalados. Os tamanhos de cristalitos em dadas
direções cristalográficas a e b também aumentaram e
os picos tornaram-se mais simétricos e afunilados,
indicando o aumento de cristalinidade do material.
À medida que a temperatura de annealing aumenta,
alguns planos cristalográficos, como (0 1 0) e (1 0 0),
tornam-se mais intensos e simétricos e se deslocam
para ângulos maiores, diminuindo as distâncias
interplanares. Como conseqüência tem-se diminuição
da fração amorfa do material analisado.
Verifica-se ainda um aumento considerável na
intensidade do plano (-1 0 3) com aumento da
temperatura do tratamento térmico.
Mesmo tendo o material sofrido um tratamento térmico
a quase 400C acima da Tg, a curva da amostra tratada
termicamente a 1200C apresentou padrão característico
de material com baixa cristalinidade. Quando esta
amostra foi aquecida de 200C a 230 0C e curvas de
WAXS foram obtidas em cada temperatura em
incrementos de 200C, observou-se uma redução no
grau de cristalinidade , e um aumento da ordem
cristalina dos cristais presentes na amostra, como
mostra a Figura 1c. O grau de cristalinidade variou de
34 % (200C)a 29 % (2300C).
A amostra amorfa tratada à 2000C por 24 h também
mostrou o mesmo comportamento, isto é, as curvas
obtidas a 2300C têm grau de cristalinidade ligeiramente
menor que o calculado pela curva obtida a temperatura
ambiente. Tal comportamento é atribuído aos
processos de fusão de cristais que haviam sido
formados nas temperaturas mais baixas de annealing.
010
-111
-110
100
Resultados e Discussão
b
2000
1500
1000
500
a
0
0
10
20
30
40
50
60
2 Theta (graus)
Figura 1 – Curvas de WAXS para PET grau garrafa a) Temperatura
ambiente (Annealing a 120 0 C ); b) Temperatura ambiente
(Annealing a 200 0 ) c) 230 0 C (Annealing a 120 0C);
Agradecimentos
CNPq, FAPERJ, Petrobrás
Referências Bibliográficas
1.
R. A. Pereira, Tese de doutorado, Instituto de
Macromoléculas
Professora
Eloísa
Mano
Universidade Federal do Rio de Janeiro, 1997.
2. M. S. dos Santos, Tese de Mestrado, Instituto de
Macromoléculas
Professora
Eloísa
Mano
Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2002.
3. M.Kakudo and N.Kasai.- “X-Ray Diffraction by
Polymer” kodansha Scientific Books, New York
1972.
4. Leroy E.Alexander; “X-Ray Diffraction Methods
in Polymer Science” Robert e Krieger Publishing
Company Huntington, New York; 1979.
5. N. S. Murthy and H. Minor; Polymer, 1990, 31,
1931.
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