E6 Propriedades Mecânicas Básicas

Tópico

O módulo de elasticidade deste polímero varia em várias ordens de magnitude entre três regimes distintos, dependendo da temperatura: o regime vítreo, no qual o polímero se comporta como um sólido rígido com alto módulo de elasticidade; o regime elastomérico, no qual o módulo de elasticidade cai abruptamente para um valor muito menor, mas permanece estável dentro de um patamar; e o regime fundido, no qual o polímero flui e o módulo de elasticidade não apresenta mais a mesma direção que nos dois regimes anteriores. À medida que a temperatura deste polímero aumenta, cruzando cada um desses limites de regime, o módulo de elasticidade diminui consequentemente em várias ordens de magnitude em cada uma dessas transições.

Nesse regime elastomérico, é a densidade de emaranhamentos topológicos desse polímero — a mesma densidade de emaranhamentos topológicos estabelecida por outro modelo desse sistema acima da massa molecular crítica desse polímero — que, de acordo com essa mesma teoria de redes, determina o módulo desse platô elastomérico: quanto mais emaranhamentos topológicos por cadeia molecular essa rede temporária de cadeias moleculares sustentar, maior será a resistência que essa rede temporária oferece à deformação e, consequentemente, maior será o módulo do platô elastomérico. Uma densidade menor de emaranhamentos topológicos, com uma massa molecular desse polímero mais próxima da massa molecular crítica, resulta em um módulo menor do platô elastomérico.

Isso ocorre porque a densidade de emaranhamentos topológicos é menor quando a massa molecular desse polímero está mais próxima da massa molecular crítica. Portanto, este modelo, com o módulo de elasticidade e o módulo do platô de borracha com os quais foi inicialmente desenvolvido, também descreve dois casos particulares desse mesmo comportamento mecânico básico: quando este polímero se apresenta como um copolímero em bloco, formado por dois tipos diferentes de segmentos moleculares alternados dentro da mesma cadeia molecular, seu módulo de elasticidade segue uma regra de mistura conceitualmente análoga à já utilizada, para combinar os módulos de seus diferentes componentes, por outro modelo de um conjunto diferente de materiais dedicado a compósitos reforçados com fibras; e dentro desse mesmo regime de borracha, a relação entre a tensão aplicada a este polímero e o alongamento que essa tensão produz nele segue, em uma primeira aproximação, uma relação tensão-alongamento neo-Hookeana, a mesma relação que é descrita com mais detalhes, com base na elasticidade entrópica dessas cadeias moleculares entrelaçadas, por outro modelo desse conjunto. O fato de este módulo do platô elástico, fixado aqui por esta densidade de emaranhamentos topológicos, ser o mesmo módulo que aparece naquela relação tensão-alongamento neo-Hookeana significa que ambos os modelos descrevem, em essência, o mesmo comportamento elástico deste regime elástico a partir de dois ângulos complementares.

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