Fracture mechanism evaluation of polypropylene/talco composites by the EWF method (Essential Work of Fracture)

The use of talco as a dispersive phase in thermoplastic composites has strategic and economic functions in the polymer industry, propitiating advances in properties such as rigidity, thermal and dimensional stability, amongst others; seeing that this mineral filler presents a lamellar geometry. The objective of the present dissertation was to evaluate the effect of varied amounts of talco on the fracture mechanisms of polypropylene/talco composites applying the EWF method (Essential Work of Fracture). Composites of 5, 10 & 15 wt% of talco were prepared by extrusion then injected into mold plates, subsequently, the specimens were cut in DDENT geometry (deeply double edge-notched type). Six varied ligament lengths of 6 to 16mm were prepared for evaluation. The data used to determine the EWF parameters were obtained by unidirectional tensile tests. The results show that the specific essential work fracture (we) of the composites was considerably lower than that of the pure polypropylene specimen, which indicates that talco produced modifications in the composite’s structure, reducing the capacity to absorb energy. An increment in the specific nonessential work fracture (βwp) was observed with increasing amounts of talco, due to structural alterations which raise the amount of energy needed for plastic zone deformation. Based on the results of this study, the EWF method proves efficient in the fracture tenacity evaluation of these composites.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqO uso do talco como fase dispersa em compósitos de matriz polimérica termoplástica tem funções estratégicas e econômicas na indústria de polímeros, propiciando melhoria nas propriedades como: rigidez, estabilidade térmica e dimensional, dentre outras propriedades, visto que este mineral apresenta geometria lamelar. Diante disto o objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de diferentes teores de talco sobre os mecanismos de fratura dos compósitos de polipropileno/talco aplicando o método Trabalho Essencial de Fratura (EWF). Neste estudo, compósitos contendo 5, 10 e 20 % (em peso) de talco foram preparados através do processo de extrusão, em seguida os compósitos foram submetidos ao processo de injeção para obtenção de placas das quais foram retiradas os corpos de prova do tipo DENT (entalhados duplamente nas faces opostas). O duplo entalhe foi inserido nos corpos de prova com objetivo de produzir diferentes comprimentos de ligamentos, na faixa de 6 a 16 mm. Os dados usados para determinar os parâmetros do método EWF foram obtidos do ensaio de tração unidirecional. Os resultados mostraram que o trabalho essencial específico de fratura, we, dos compósitos apresentaram uma redução em relação ao PP puro, indicando que o talco produziu modificações na estrutura do compósito que acarretaram a diminuição da capacidade de absorção de energia. Houve um incremento do trabalho não-essencial específico de fratura, βwp, com o aumento do teor de talco, devido às alterações estruturais terem induzido ao aumento da energia necessária para a deformar a zona plástica. Os resultados obtidos permitiram concluir que o método EWF se mostrou eficiente para avaliar a tenacidade à fratura destes compósitos