D5 Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMA)

Tópico

Este modelo mede, por meio de análise dinâmico-mecânica, três propriedades relacionadas do compósito: o módulo de armazenamento, o módulo de perda e o fator de perda. Esta análise aplica uma carga oscilante ao compósito e rastreia como o material se deforma em resposta a essa carga. A deformação resultante não está exatamente em fase com a carga aplicada, mas sim defasada por um certo ângulo. Essa defasagem permite que a resposta do material seja separada em dois componentes distintos.

O componente dessa resposta que está em fase com a carga aplicada define o módulo de armazenamento e representa a energia elástica que o compósito armazena e libera em cada ciclo. O componente que está defasado em noventa graus em relação à mesma carga define o módulo de perda e representa a energia que o compósito dissipa como calor em cada ciclo. A combinação desses dois componentes de resposta forma o módulo complexo, que descreve completamente a resposta dinâmica do compósito à carga oscilante.

O fato de este módulo complexo ser composto pelo módulo de armazenamento e pelo módulo de perda permite calcular o fator de perda: a razão entre a quantidade de energia que o composto dissipa em cada ciclo e a quantidade de energia que ele armazena e libera elasticamente. Um módulo de perda elevado em relação ao módulo de armazenamento resulta em um fator de perda maior, e o composto se comporta de forma mais viscosa; um módulo de perda pequeno em relação ao módulo de armazenamento resulta em um fator de perda menor, e o composto se comporta de forma mais elástica.

A medição deste fator de perda em diferentes temperaturas permite determinar a temperatura de transição vítrea da matriz polimérica dentro do composto: à medida que a temperatura do composto aumenta, o fator de perda atinge um pico na temperatura em que a matriz polimérica deixa de se comportar como um sólido rígido e começa a se comportar como um material macio, pois é precisamente nessa transição que a matriz dissipa a maior quantidade de energia por ciclo de carga. O fato de esse pico do fator de perda ocorrer em uma temperatura específica significa que essa mesma temperatura é considerada a temperatura de transição vítrea da matriz.

Portanto, este modelo, com a análise dinâmico-mecânica com a qual foi desenvolvido, determina que a temperatura de transição vítrea é, especificamente, a temperatura de transição vítrea efetiva da matriz polimérica, já descrita em outros dois modelos deste conjunto, mas medida no compósito montado e não apenas na resina. Essa mesma temperatura de transição vítrea é precisamente aquela que outro modelo deste conjunto mostra diminuir quando a matriz absorve umidade e é plastificada por ela.

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