Figura 1. PC envelhecido em Figura 2. PC envelhecido em
temperaturas diferentes. períodos diferentes.
Sanchez E. M. S., Ferreira M. M. C., Cabral L. C., "Degradação Térmica de PC: Uma Análise Quimiométrica" ["PC Thermal Degradation: A Chemometric Analysis"]. Poços de Caldas, MG, 25-28/05/1999: 22a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química: O Papel da Química na Solução dos Problemas Brasileiro [22nd Annual Meeting of the Brazilian Chemical Society - The Role of Chemistry in Solving Brazilian Problems], Livro de Resumos [Book of Abstracts], 1 (1999) QM-126. Poster QM-126.
QM-126
DEGRADAÇÃO
TÉRMICA DE PC: UMA ANÁLISE QUIMIOMÉTRICA
Elisabete
M. S. Sanchez (PG), Márcia M. C. Ferreira (PQ) e Lucila C. Cabral
(PG)
Departamento
de Físico-Química - Instituto de Química - UNICAMP
Palavras-chave:
policarbonato, degradação térmica e análise
quimiométrica
Os termoplásticos
de engenharia consistem em matéria prima de importância
vital para a produção de computadores,
automóveis, aviões, eletrodomésticos
em
geral, dispositivos médicos
e todo tipo de aplicação
que requeira materiais
resistentes e duráveis [1]. Dentre eles
o policarbonato (PC), um polímero amorfo,
destaca-se pela sua singular
combinação de transparência, tenacidade,
rigidez e
alta temperatura de transição vitrea (150oC).
O
processo de envelhecimento de
polímeros amorfos é um processo
extremamente lento nas
condições ambientes, mas pode
ser acelerado pelo
annealing em temperaturas abaixo da Tg.
Geralmente, 10 a 25oC
abaixo da Tg
fornece uma temperatura de envelhecimento
adequada para se observar maiores
mudanças nas propriedades mecânicas do PC
[2].
A
análise de componentes principais é
uma manipulação matemática da
matriz de dados experimentais,
cujo objetivo é representa a alteração presente nas
variáveis medidas usando um número menor
de fatores [3].
Este
trabalho teve por objetivo analisar por quimiometria
os resultados de
índice de fluidez, viscosidade
relativa e propriedades mecânicas (deslocamento,
resistência à carga máxima
e ao impacto) do Lexan 940AR (viscosidade
média),
simbolizado por PCC, e Lexan 923AR (viscosidade
baixa com estabilizante contra
UV), simbolizado por PCA, termicamente degradados
em estufa com circulação de
ar a 110, 130 e 150oC
por 48 h, 168 h e um tempo máximo (2160
h para T=110
oC; 720 para T=130oC
e 360 h para T=150oC).
Na Figura
1 e Tabela I estão mostrados os scores e os loadings
obtidos pela
análise de componentes
principais dos dados autoescalados
das amostras
envelhecidas nas três temperaturas.
A 110oC, o PCC
caracteriza-se pela alta
viscosidade e tenacidade (evidenciada por um alto
valor de deslocamento) com um
tempo superior a 48 h. A 150oC,
a principal característica foi uma alta tenacidade do
material em todos os períodos de envelhecimento.
O PCA a 110oC apresentou um
alto índice de fluidez até 168 h de envelhecimento
e, a 150oC, ocorreu um aumento
de rigidez no tempo de
envelhecimento máximo, além
de uma acentuada
degradação do polímero.
Analisando-se
os scores e loadings das amostras envelhecidas por diferentes
períodos (Figura 2 e Tabela
II), foi observado que no período
inicial ambos os
policarbonatos caracterizam-se por
ter uma alta tenacidade nas três temperaturas.
Com 48 h, o PCC apresenta uma alta viscosidade,
enquanto o PCA exibe uma alta
resistência à carga em
130 e 150oC. Com o aumento
do tempo para 168 h, esta
propriedade do PCA é maior a 110oC.
No período de envelhecimento máximo, é
interessante notar que o PCC
tem um comportamento semelhante ao do PCA
envelhecido por 48 h. O PCA nesta condição,
por sua vez, apresenta um alto índice
de fluidez em todas as temperaturas, indicando que houve
degração do polímero.
Figura
1. PC envelhecido em
Figura 2. PC envelhecido em
temperaturas
diferentes.
períodos diferentes.
Tabela I. Loadings das amostras de PC envelhecidas
em temperaturas diferentes
Tabela II. Loadings das amostras de PC envelhecidas
em períodos diferentes
Referências
[1] Nutter, D., Proceedings IEEE, 203-206 (1993)
[2] Cheng, T.W.; Keskula, H.; Paul, D.R., J. Appl.
Polym. Sci., 45, 431-551 (1992).
[3] Malinowski, E.R., Factor Analysis in Chemistry,
2nd Edition, John Wiley & Sons
Ltd., 1991.
Agradecimentos:
À GE Plásticos pelo PC, ao CNPq e à FAPESP
QM-126
PC
THERMAL DEGRADATION: A CHEMOMETRIC ANALYSIS
Elisabete
M. S. Sanchez (PG), Márcia M. C. Ferreira (PQ) e Lucila C. Cabral
(PG)
Departamento
de Físico-Química - Instituto de Química - UNICAMP
Key-words:
policarbonate, thermal degradation and chemometric analysis
Thermoplastics
used in engineering consist of raw material which
is vital for
production of computers, automobiles, airplanes, housewares
in general,
medical equipments and all types of applications
of resistant and hard materials [1].
Among them, an amorphous polymer called policarbonate
(PC) is the most
important due to well-combined properties like
transparency, tensile strength, rigidity
and high glass transition temperature (150oC).
The
process of amorphous polymer maturing is extremely slow
at ambiental
conditions, but it can be accelerated by annealing
at temperatures below Tg.
Generally, 10 to 25oC
below Tg is an adequate maturing temperature range at
which
major changes in mechanical properties of the PC can
be observed [2].
Principal
component analysis is a mathematical manipulation of a experimental
data matrix, with the aim to represent changes
in the measured variables by using
smaller number of factors [3].
The
purpose of this work was to use chemometrics in analysis of fluidity
index,
relative viscosity and mechanical properties (shifts,
resistance to maximum elongation
and break) of Lexan 940AR or PCC (medium
viscosity), and of Lexan 923AR or
PCA (low viscosity with UV stabilizer), both
thermally degradated in a glove box
with air circulating at 110, 130 and
150oC during 48 h, 168 h
and maximum time
(2160 h for T=110oC;
720 for T=130oC and 360 h for T=150oC).
Figure
1 and Table I show the scores and loadings from
principal component
analysis of autoscaled data, as obtained for matured
samples at the three temperatures.
PCC at 110oC is characterized
by high viscosity and tensile strength (what is obvious
from high shifts) when time
is longer than 48 h. PCC
at 150oC is primarily
characterized by high tensile strength
independently on the maturing time. PCA at
110oC has high
fluidity index when maturing up to 168 h. At 150oC
this material
becomes more rigid at the maxium
maturing time, and with significant extent
of
degradation.
When
analyzing the scores and loadings of the samples
matures in different
times (Figure 2 and Table II), it is
observable that at the initial period of maturing
for both polycarbonates the tensile
strength was high at all three temperatures.
After 48 h PCC became
highly viscous whilst PCA exhibited
high elongation
resistance at 130 and 150oC.
This characteristic of PCA became more pronounced
when the time was augmented up to 168 h
at 110oC. It is interesting
to note that,
during the maximum maturing time, PCC
had similar behavior to that of matured
PCA after 48 h. Such a PCA has high fluidity index
at all temperatures, what means
that this polymer suffered degradation.
Figure
1. PC matured at
Figure 2. PC matured at
diferent
temperatures.
diferentes
periods of time.
Table I. Loadings of the PC samples matured at
different temperatures
Table II. Loadings of the PC samples matured at
different periods of time
References
[1] Nutter, D., Proceedings IEEE, 203-206 (1993)
[2] Cheng, T.W.; Keskula, H.; Paul, D.R., J. Appl.
Polym. Sci., 45, 431-551 (1992).
[3] Malinowski, E.R., Factor Analysis in Chemistry,
2nd Edition, John Wiley & Sons
Ltd., 1991.
Acknowledgements:
To GE Plásticos for PC, to CNPq abd to FAPESP