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Type: Tese
Title: Structure-property relationships of poly(vinylidene fluoride) induced by stress relaxation
Author(s)/Inventor(s): Contreras Ramos, Maria Marjorie
Advisor: Costa Neto, Celio Albano da
Co-advisor: Costa, Marysilvia Ferreira da
Abstract: Poli(fluoreto de vinilideno) tem sido utilizado para realizar investigações sobre as relações entre estrutura e propriedades. Este polímero foi relaxado a diferentes temperaturas (23, 80 e 120 ºC) e deformações (3,5, 7 e 10%) durante 24 h. O material, como processado e relaxado a todas as condições, foi caracterizado por testes de tração e análise dinâmico mecânica (DMA) para determinar as propriedades mecânicas. Foram utilizadas as técnicas de ressonância magnética nuclear (RMN) e espalhamento de raiosX a baixo ângulo (SAXS) para detectar alterações morfológicas como resultado da relaxação de tensão. Os testes de tração após relaxação de tensão mostraram uma grande queda do módulo elástico, variando de 30 a 45% em relação ao polímero como processado. A técnica de RMN permitiu correlacionar a variação do módulo elástico com a evolução estrutural do material, isto é, diminuição da fração cristalina e aumento da região amorfa restrita devido à relaxação de tensão. No entanto, a fração amorfa livre não sofreu alteração significativa. As medidas de SAXS permitiram determinar as modificações dos parâmetros estruturais. Assim, a diminuição de período longo foi observada e atribuída à diminuição da espessura da camada amorfa, como resultado do recuo das cadeias. Por outro lado, a espessura lamelar cristalina não mudou após relaxação de tensão a 23 ºC. Em temperaturas mais elevadas (80 e 120 ºC), os resultados mostraram o crescimento da espessura da camada cristalina devido à cristalização por ativação de temperatura. A evolução estrutural descrita acima ocorreu em nanoescala.
Abstract: Poly(vinylidene fluoride) have been utilized to carry out investigations on structure-property relationships. This polymer was relaxed at different temperatures (23, 80 and 120 ºC) and strains (3.5, 7 and 10%) during 24 h. The material, as processed and all relaxed conditions, was characterized by tensile tests, dynamic mechanical analysis (DMA) to determine mechanical properties; and solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) and small angle X-ray scattering (SAXS) to detected morphological changes as a result of the stress relaxation. Tensile tests after stress relaxation showed a huge drop in the elastic modulus, varying from 30 to 45% compared to the as processed polymer. The NMR technique allowed to correlate the variation of the elastic modulus with the evolution of the structure inside the material, namely, decrease of crystalline fraction and increase of constrained amorphous region due to the stress relaxation. Nonetheless, the free amorphous fraction did not undergo a significant change. In addition, the SAXS measurements allowed to determine modifications of the structural parameters. It can be noted that the decrease of long period which was attributed to the decrease of amorphous layer thickness, as a result of the chains recoil. On the other hand, crystalline lamellar thickness did not change after stress relaxation at 23 ºC. However, at higher temperatures (80 and 120 ºC), the results showed the growth of the thickness of the crystalline layer due to crystallization by temperature activation. The structure evolution verified and described above occurred in nanoscale.
Keywords: Evolução estrutural
Relaxamento por estresse
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Aug-2018
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Metalúrgica e de Materiais

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