Influência do envelhecimento por radiação ultravioleta no comportamento mecânico sob fadiga do poliestireno

Abstract

Neste trabalho foi estudado o comportamento mecânico sob fadiga de um poliestireno (PS) comercial após exposição à radiação ultravioleta em tempos de 168, 336 e 575 horas. As modificações produzidas nas propriedades do PS pela radiação ultravioleta foram avaliadas através de ensaios físico-químicos (determinação do grau de reticulação, determinação da massa molecular, espectroscopia no infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e difração de raios-X (DRX) e por ensaios mecânicos (dureza, tração, impacto e fadiga) e por microscopia eletrônica de varredura (SEM) das superfícies de fratura dos corpos de prova de tração e impacto. Os resultados das propriedades físico-químicas do material irradiado mostraram que a exposição à radiação ultravioleta do PS não produziu reticulação. Verificou-se um aumento no grau de cristalinidade do material degradado e uma redução da massa molecular destes materiais, devido a ocorrência de cisão na cadeia, em função do tempo de exposição. Adicionalmente foi observado uma redução na temperatura de fusão cristalina, porém, tanto a estabilidade térmica quanto a temperatura de transição vítrea do PS não foram alteradas com a degradação. Os ensaios mecânicos mostraram que a irradiação ultravioleta influencia as propriedades mecânicas do PS irradiado, apresentando um ligeiro aumento na tensão máxima e uma redução substancial do alongamento na ruptura. A dureza superficial do material irradiado teve um aumento substancial após degradação, demonstrando saturação da degradação. Foi observada também, uma redução na tenacidade do material irradiado medida pela energia absorvida por impacto no ensaio Charpy. Esta variação nas propriedades está associada, provavelmente, à redução da massa molecular, ao aumento do grau de cristalinidade e a degradação oxidativa. A avaliação do comportamento do material irradiado sob fadiga mostrou que o polímero sofreu influência sob radiação ultravioleta. A vida útil do material irradiado foi reduzida após a degradação, porém não acompanhando a tendência do comportamento apresentado nos outros ensaios mecânicos. Esta diferença no comportamento possivelmente está relacionada às condições superficiais do corpo de prova e da espessura de degradação no mesmo, variável esta não estudada neste trabalho.