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Tesis

Comportamiento termomecánico de tubos de PEEK para uso en la industria nuclear

2015



Tesista Ramiro de la Cruz ALCAR
Bioingeniero Universidad Nacional de Entre Ríos - Argentina
Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
Directora Dra. Élida Beatríz HERMIDA, UNSAM, CONICET - Argentina
CodirectorIng. Claudio Daniel ARENAS, CNEA, UNSAM - Argentina
Lugar de realizaciónLaboratorio de Propiedades Mecánicas - División Materiales Avanzados - Gerencia Materiales - Centro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina
Fecha Defensa 29/09/2015
Jurado Dr. Mariano ESCOBAR, INTI Caucho, UNSAM, CONICET - Argentina
Dr. Ángel José MARZOCCA, FATE SAICI, UBA - Argentina
Lic. Marcelo Eduardo MILLER, CNEA - Argentina
Código Código IS/T 161/15

Título completo

Comportamiento termomecánico de tubos de PEEK para uso en la industria nuclear

Resumen

El PEEK es un material termoplástico lineal desarrollado para usos específicos en ingeniería debido a su excelente resistencia mecánica y resistencia a la radiación. Se utilizaron tubos de PEEK similares a los que componen los aislantes de cables de instrumentación y control en una Central Nuclear. Para evaluar su comportamiento al envejecimiento en este contexto se establecieron temperaturas de envejecimiento de 135ºC correspondientes a un LOCA y de referencia a 25ºC, en un período de 30 días. Se caracterizó al material por técnicas como DRx y DSC para establecer la evolución morfológica y su densidad con el envejecimiento. A los envejecidos a 135ºC, además se los sometió a ensayos de tracción. Los resultados durante el envejecimiento demostraron aumento de la cristalinidad a 135ºC comparado con 25ºC.Durante el envejecimiento a 135ºC se encontró una doble transición vítrea, que se relacionó con efectos a nivel intra e interesferulíticos, particularmente su influencia sobre los mecanismos de deformación plástica por deslizamiento y en bloque. En todos los tubos sometidos a tracción se obtuvo “cold drawing”. Finalmente, se propuso un modelo que permitió explicarlos cambios físicos producidos en el PEEK envejecido a 25ºC y 135ºC y los efectos sobre las propiedades mecánicas.
Palabras claves: Envejecimiento térmico, cold drawing, polímero semicristalino, PEEK

Complete Title

Thermomechanical behavior of PEEK tubes for use in the nuclear industry

Abstract

PEEK is a linear thermoplastic developed for special engineering purposes due to its excellent mechanical strength and radiation resistance. For this work PEEK tubes similar to those used for the insulation of instrumentation and control cables in a Nuclear Power Plant were used. To evaluate their behavior aging over a period of 30 days at 135ºC, corresponding to a LOCA, and 25 °C as a reference of the on shelf storage were applied. Changes in the morphology and density along the aging process were followed by XRD and DSC. Samples aged at 135 ºC were also subjected to tensile tests. Experimental results demonstrated that crystalline degree of samples aged at 135ºC was higher than for samples aged at 25ºC. Double glass transitions, measured in PEEK samples aged at 135 ° C, was related to intra and inter spherulitic mechanisms. Tensile curves of all the aged samples showed "cold drawing". Finally, a model of the physical changes produced in PEEK aged at 25 °C and 135 °C and its effects on the mechanical properties has been presented.
Keywords: Thermal aging, cold drawing, semicrystalline polymers, PEEK.

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