A Termogravimetria ou Análise Termogravimétrica é um dos ensaios que podem fornecer o Teor de Cargas Inorgânicas presentes na composição de materiais poliméricos.
O que são cargas inorgânicas e para que são utilizadas?
As substâncias conhecidas como cargas inorgânicas são compostos químicos oriundos de minerais (rochas) e, usualmente, constituídos por grãos pouco flexíveis e apresentam como características superfícies polares. Esses compostos têm sido utilizados em diversos produtos poliméricos nas mais variadas aplicações.
Figura: Fibra de Vidro: Exemplo de Carga Orgânica utilizada em Compósitos Poliméricos (Fonte: Extrupol)
As misturas entre polímeros e cargas inorgânicas são conhecidas como compósitos. Muitas vezes são utilizados com a finalidade de redução de custos e também visando proporcionar melhorias às propriedades físicas e químicas dos produtos fabricados com estes materiais.
O percentual de cargas incorporadas nos materiais poliméricos é uma das informações mais importantes na caracterização desses compósitos, pois esse valor está relacionado ao comportamento durante o uso, principalmente com relação ao desempenho mecânico.
Como determinar o Teor de Cargas Inorgânicas?
A Análise Termogravimétrica ou Termogravimetria é um dos ensaios utilizados para determinar o teor de carga presente em materiais poliméricos. Esta técnica termoanalítica acompanha a variação da massa da amostra (perda ou ganho de massa) em função da temperatura.
O resultado dessa análise é um gráfico de perda massa por temperatura (ou por tempo), onde é possível, através das curvas obtidas, determinar informações como temperatura de decomposição de substâncias orgânicas de baixa massa molar e de polímeros, bem como de substâncias inorgânicas.
Para que se determine o teor de cargas inorgânicas incorporadas em uma matriz polimérica, mensura-se a massa residual após a decomposição completa da parcela polimérica da mistura.
Como os polímeros são compostos orgânicos com temperatura de decomposição inferior à maioria dos compostos inorgânicos, realiza-se a programação do aquecimento do ensaio até uma faixa de temperatura onde ocorre a decomposição total da matriz polimérica, restando apenas a massa residual correspondente à parcela inorgânica da mistura, ou seja, às cargas inorgânicas incorporadas nesses materiais.
Exemplo de aplicação da Termogravimetria na determinação do teor de cargas inorgânicas
Nesse exemplo duas amostras de peças automotivas foram submetidas ao ensaio de Termogravimetria, sendo uma quebrada e outra amostra que estava em uso e que não apresentava quebra. Após o ensaio o seguinte resultado foi obtido:
Figura: Exemplo de gráfico do ensaio TGA (Fonte: E-book de Análise de Falhas em Peças Poliméricas – Afinko)
Como pode ser observado no gráfico acima, existem algumas diferenças significativas no teor de resíduo que, teoricamente, era composto por fibra de vidro. Essa diferença impacta diretamente nas propriedades mecânicas das amostras, onde a de menor teor apresenta menor resistência mecânica e menor rigidez, justificando a falha mecânica apresentada pela peça quebrada.
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