Termofluencia

Jornadas SAM 2000 - IV Coloquio Latinoamericano de Fractura y Fatiga, Agosto de 2000, 1001-1008

TERMOFLUENCIA PRIMARIA Y SECUNDARIA DEL POLICLORURO DE VINILO
H.O. Mosca
a a/b

y H. Mastrícola

c

Comisión Nacional de Energía Atómica U. A. Materiales Departamento de Ingeniería Mecánica y Naval, FIUBA c Departamento de Física, FCEN-UBA
b

RESUMEN Se estudió la termofluencia primaria ysecundaria del Policloruro de Vinilo (PVC), entre temperatura ambiente y la de transición vítrea, a tensión constante. Las probetas ensayadas fueron, previamente, tratadas térmicamente en un baño de aceite a 393 K durante cinco horas. La termofluencia primaria se considera que es controlada por un único mecanismo que obedece las leyes de la cinética unimolecular. Mientras que la termofluenciasecundaria, o estacionaria, es controlada por el movimiento cooperativo de varias unidades estructurales independientes, todas con la misma energía de activación. Se calculan los parámetros físicos del modelo propuesto a partir de los datos experimentales y se comparan los resultados con los existentes en la literatura. Palabras claves Termofluencia, Polímeros, Policloruro de vinilo, Activacióntérmica INTRODUCCION El comportamiento mecánico de los materiales bajo tensión ha sido extensivamente estudiado y generalmente los experimentos de termofluencia, tracción, relajaciones de tensión y ensayos dinámicos han sido usados para analizar y predecir el comportamiento de los materiales a diferentes temperaturas y con diferentes composiciones. Por ejemplo, la termofluencia ha sido utilizada paraestudiar el comportamiento de diversos polímeros rígidos[1]. El comportamiento de PVC bajo excitaciones dinámicas ha sido estudiado por varios investigadores [2]. Bauwens-Crowet [3] estudió la tensión de fluencia de PMMA mientras que otros autores[4], han demostrado que la tensión de fluencia en PVC puede interpretarse como un mecanismo basado en el movimiento simultáneo de segmentos poliméricos,todos con la misma entalpía de activación. En este trabajo se estudió la termofluencia primaria y secundaria de PVC a diferentes tensiones entre temperatura ambiente y la temperatura de transición vítrea. Se propone un relación constitutiva que describe completamente la dependencia de la velocidad de deformación secundaria con la temperatura y la tensión.

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Mosca y Mastrícola

METODOEXPERIMENTAL El material estudiado es PVC-CAW comercial, fabricado por SIMONA AG (Kim, Alemania) bajo normas DIN 4102-B1. La densidad, módulo de Young, peso molecular promedio y temperatura de transición vítrea fueron determinados en los Laboratorios del Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI), teniendo los siguientes valores: Densidad: 1.42 g/cm3 Módulo de Young: 3.2 GPa Peso molecularpromedio: 71837 Temperatura de transición vítrea: 349.1 K Las probetas ensayadas son de tipo “hueso de perro” y se las construyó por fresado de una plancha de 2 mm de espesor. Previo a la realización de cada ensayo las probetas fueron tratadas térmicamente a una temperatura de 393 K durante 5 horas. Debido al hecho conocido de que el tiempo de envejecimiento tiene un efecto importante en latermofluencia, se tuvo la precaución de que todas las probetas ensayadas tuviesen el mismo tiempo de envejecimiento (48 hs). Para realizar los ensayos de termofluencia se utilizó un dispositivo diseñado especialmente para mantener constante la tensión aplicada sobre la probeta[5]. Las deformaciones se midieron con un sistema extensométrico construido por dos LVDT en diferencia para asegurarse que ladeformación medida fuese solo la debida a termofluencia. La temperatura de ensayo fue provista por un horno constituido por un baño de aceite con control PID. La medición de temperatura se realizó con dos termocuplas de Chromel-Alumel alojadas en los hombros de la probeta. El rango de temperatura y tensiones investigado fue 296 K - 343 K y 0.36 MPa - 36 MPa, respectivamente. A modo de ejemplo se...