Sobre difusão em polímeros, responda as questões abaixo (item 14.14 do capítulo 14 do Callister):
3. Qual o mecanismo de difusão que ocorre nos polímeros?
3. Qual o mecanismo de difusão que ocorre nos polímeros?
Passo 1
O enunciado pergunta qual é o mecanismo de difusão que ocorre nos polímeros. O conteúdo envolve os conceitos básicos de difusão em sólidos (mecanismos vacância e intersticial) e a particularidade estrutural dos polímeros (cadeias longas, regiões amorfas e cristalinas, e a existência de “volume livre”).
Passo 2
Nos sólidos cristalinos metálicos ou cerâmicos, distinguimos basicamente dois mecanismos de difusão:
- difusão por vacância, em que um átomo ocupa o sítio vago deixado por outro;
- difusão intersticial, em que um átomo pequeno se move pelos espaços entre os átomos da rede.
Passo 3
Em polímeros, não há uma rede cristalina homogênea de sítios bem definidos, mas sim cadeias orgânicas entrelaçadas que criam cavidades e bolsões de “volume livre”. Não faz sentido falar em vacâncias como na maioria dos metais, nem em intersticiais clássicos, pois os “sítios” são espaços irregulares que mudam continuamente de forma e tamanho em função da conformação das cadeias.
Passo 4
O mecanismo que domina é o modelo do volume livre. Aqui, átomos ou pequenas moléculas (como solventes, gases, plastificantes) realizam saltos sucessivos de um bolsão de volume livre para outro, aproveitando a expansão térmica local ou os movimentos segmentais das cadeias de polímero. Em termos empíricos, o coeficiente de difusão em polímeros segue uma lei de Arrhenius:
mas mecanicamente a difusão só ocorre quando há volume livre suficiente e segmentação da cadeia que permita o deslocamento incremental.
Resposta
O mecanismo de difusão em polímeros é o mecanismo de volume livre, em que os átomos ou moléculas saltam entre bolsões de volume livre gerados pelos movimentos segmentais das cadeias poliméricas.