Estudo do Efeito Combinado da Radiólise e Fratura sob Tensão Ambiental no Policarbonato Nacional - SILVA, Pietro Paolo Jorge Corrêa Greco P de Oliveira e (2015)
O policarbonato (PC) é um polímero termoplástico amorfo, transparente e com excelentes propriedades mecânicas, como alta rigidez, ductibilidade e tenacidade. Ele tem sido utilizado em artefatos médicos, plantas de usinas nucleares e instalações de medicina nuclear. Nestas aplicações, frequentemente, fica exposto à radiação gama, seja por esterilização de artefatos médicos ou em serviço. Em muitas ocasiões, também é exposto a líquidos como álcoois, detergentes, óleos, etc., utilizados normalmente para sua limpeza, e pode sofrer o efeito de trincamento/fratura sob tensão ambiental – environmental stress cracking - ESC. No presente trabalho, amostras de policarbonato Durolon® em duas formulações – padrão (STD) e com aditivo radioestabilizante (ADT) – foram submetidas a doses de radiação gama na faixa de 25 a 200 kGy e/ou expostos à ação de metanol, etanol e isopropanol e caracterizadas por diversas técnicas, como análises viscosimétricas e térmicas, ensaios de sorção, ensaios mecânicos, microscopia óptica e eletrônica de varredura e espectroscopia UV-VIS. As análises em viscosimetria capilar mostraram que o PC Durolon® sofre predominantemente cisão da cadeia principal, nas doses de 25, 50, 75, 100 e 200 kGy, tanto na formulação padrão como na aditivada. As análises térmicas demonstraram que as temperaturas de máxima decomposição térmica, Tmáx, assim como de transição vítrea, Tg, não sofreram alterações significativas em função das doses de radiação gama, indicando que além do PC ter excelente estabilidade térmica, a adição do protetor radiolítico não altera essa propriedade em doses até 200 kGy. Nos experimentos de sorção, foram calculados os parâmetros de difusão, D, para os três líquidos e foi observado que o metanol e o etanol atuam como agentes causadores de ESC, sendo o primeiro mais agressivo, enquanto que o isopropanol não atuou como agente causador de ESC no PC. Foi observado também que o efeito combinado de ESC mais radiólise potencializa a ação do líquido no polímero, assim como também foi observado que as amostras com aditivo radioestabilizante em sua formulação foram mais susceptíveis à ação ESC do metanol e etanol. Os ensaios visuais de microscopia óptica, acompanhando o tempo de imersão nos líquidos, confirmaram os dados obtidos para os parâmetros de difusão dos líquidos tensoativos. Os dados em espectroscopia UV-VIS indicaram que o PC na formulação padrão sofre um grau de amarelamento, detectado nas regiões próximas ao comprimento de onda de 420 nm, consideravelmente maior do que a formulação PC-ADT. Ensaios mecânicos de tração em duas velocidades de garra, 2 mm/min e 20 mm/min, foram realizados nas amostras de PC-STD e os dados indicaram que o PC é consideravelmente resistente à radiação, já que até em doses de 200 kGy conservou praticamente estável suas propriedades mecânicas. Entretanto, quando se ensaiaram mecanicamente os corpos de prova expondo-os ao metanol e isopropanol observou-se que ambos diminuíram drasticamente a capacidade do PC de se alongar, diminuindo sua ductibilidade, e tornando-o frágil. Ademais, foi observado que o isopropanol atuou mais severamente nessa fragilização do que o metanol. Uma hipótese foi elaborada para explicar tal comportamento baseada nos parâmetros de solubilidade de Hansen e no tamanho das moléculas dos líquidos.