Utilização da técnica de birrefringência em reômetro multipasse para a diferenciação de grades de poliestireno cristal

Abstract

Resumo: O entendimento de como as propriedades reológicas afetam o comportamento dos polímeros nas operações de processamento, por meio de diferentes técnicas experimentais, é de fundamental importância para ser possível prever e avaliar a estrutura final destes materiais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é aplicar a técnica de birrefringência para diferenciar dois grades de poliestireno cristal. Foram realizados experimentos em um reômetro multipasse que permitiram a aquisição de imagens de birrefringência, que representam o campo de tensão do escoamento, e obteve-se a queda de pressão durante os experimentos. Ao se compararem os padrões de birrefringência dos dois poliestirenos foi possível distinguir os materiais e verificar que o escoamento da amostra de maior massa molar é mais complexo, com maior birrefringência e tensão mais elevada. Os resultados obtidos, além de contribuírem para a caracterização reológica, podem ser empregados no estudo comparativo de modelos constitutivos e desenvolvimento de códigos computacionais. Palavras-chave:Birrefringência, reômetro multipasse, poliestireno. The Use of Birefringence Technique in a Multipass Rheometer for the Differentiation of General Purpose Polystyrene GradesAbstract: Polymers must go through processes that transform raw materials in a final product for consumption, and therefore it is crucial to understand how their rheological properties affect processability and final product quality. This study is aimed at applying the birefringence technique to differentiate two grades of general purpose polystyrene. Flow experiments were carried out using a multi-pass rheometer and flow-induced birefringence images and pressure profile were obtained. It was possible to distinguish between the different materials by examining their birefringence patterns. The flow of the higher molecular weight sample is more complex, with higher birefringence and tension. These data are important for the rheological characterization of the material and can be used in the validation of constitutive models in computational fluid dynamics. Universitária, Fundão, Av. Horácio Macedo, 2030, CEP 21941-914, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, e-mail: arge@peq.coppe.ufrj.br Introdução O conhecimento do comportamento reológico de polímeros fundidos é de suma importância nas operações que transformam a matéria-prima em produto final para o consumo. Polímeros, tais como polietileno, polipropileno, policarbonato e poliestireno, são processados em elevadas temperaturas e, durante as operações como extrusão e moldagem por injeção, o material é submetido a altas taxas de deformação, causando a orientação e alongamento das cadeias. O processamento de polímeros é diretamente afetado pelas propriedades reológicas em estado fundido, sendo necessário conhecer o comportamento desses materiais nas condições práticas de escoamento para ser possível prever e avaliar a estrutura final do material [1] . Assim, com o intuito de evitar ou diminuir a necessidade de procedimentos de tentativa e erro, que represe...

Escoamento De Polietileno Fundido Em Reômetro Multipasse

“…A caracterização reológica da amostra foi realizada no reômetro multipasse MPR5S, disponível no Programa de Engenharia Química da COPPE, UFRJ. A etapa de carregamento da amostra no MPR foi realizada conforme descrito em Farias et al (2014). O modo de experimento escolhido foi o Single Shot, a temperatura utilizada foi 140ºC, a direção do escoamento através da geometria slit-die foi de baixo para cima em diferentes velocidades dos pistões (0,1; 0,25 e 0,5 mm/s) e para a obtenção dos resultados numéricos foi considerado C = 1,8x10 -9 Pa -1 para o polietileno e utilizada luz polarizada monocromática de comprimento de onda de 514 nm.…”

“…o módulo da primeira diferença de tensões normais, k (k = 0, 1, 2, ...) a ordem da franja, λ o comprimento de onda da luz polarizada que incide sobre o meio birrefringente, C o coeficiente de tensão óptico que estabelece a relação entre o tensor tensão e o tensor índice de refração e d o comprimento do meio anisotrópico (maiores informações em Collins eMackley, 2005;Farias et al, 2014; Lee e Mackley, 2001).…”