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Ciencia_e_tecnologia_dos_materiais

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Estrutura dos Polímeros 
Moléculas de Hidrocarbonetos 
A maioria dos polímeros são materiais orgânicos, con-
seqüentemente formados por hidrocarbonetos. 
As moléculas que possuem ligações covalentes duplas 
e triplas são insaturadas, Ex: Etileno (C2H4) e Acetileno 
(C2H2). 
As moléculas que possuem ligações covalentes sim-
ples são saturadas, Ex: Metano (CH4), Etano (C2H6), 
Propano (C3H8). 
Grupos comuns de hidrocarbonetos 
• Alcoois ' − )* 
• Éteres ' − ) − ' 
• Ácidos ' − +,-
.-/ 
• Aldeídos + � )/.
#. 
• Aromático 
 R 
 
ENG1015 Introdução a Ciência e Engenharia de Materiais P á g i n a | 12 
 
Renan Salvate Campos 
Química das moléculas poliméricas 
A forma genérica de representação de um polímero é: 
 
Onde R representa um átomo ou grupo orgânico, de-
finido assim o tipo de polímero que a cadeia com n 
meros caracteriza. 
• Quando todas as unidades repetidas são i-
guais, o polímero é um Homopolímero. 
• Quando as unidades repetidas são diferentes, 
o polímero é um Copolímero. 
Os tipos mais comuns são? 
• Politetrafluoretileno, Teflon 
• Cloreto de Polivinila, PVC 
• Polietileno, PE 
• Polipropileno PP 
• Poliestireno PS 
Peso molecular 
Polímeros com cadeias muito longas têm peso mole-
cular elevado. Durante a polimerização as cadeias 
crescem em tamanhos variados resultando numa dis-
tribuição do peso molecular. 
O peso molecular médio é determinado pela viscosi-
dade e pressão osmótica do material. 
Forma Molecular 
As macromoléculas poliméricas são formadas por 
grandes cadeias que podem se dobrar e enrolar for-
mando um emaranhado, e um polímero consiste de 
várias cadeias juntas de forma desorganizadas. 
Algumas características dependem dessa estrutura, 
como grandes alongamentos elásticos, flexibilidade e 
propriedades mecânicas e térmicas. 
Quanto mais simples for a unidade repetida, mais 
movimento tem o polímero, logo uma maior desorga-
nização. 
Estrutura Molecular 
Polímeros lineares 
São aqueles em que as unidades repetidas são ligadas 
por uma única cadeia. São os mais flexíveis: 
PE, PVC, PS, Náilon e Fluorcarbonos 
 
Polímeros ramificados 
São aqueles que têm cadeias ramificadas laterais liga-
das a cadeia principal. Sua compactação é prejudicada 
em relação a linear, resultando na redução de sua 
massa específica. 
LDPE – Polietileno de baixa densidade. 
 
 
 
 
Polímeros com ligações cruzadas 
São cadeias interligadas por ramificações. Obtida du-
rante a síntese é irreversível. 
Processo de vulcanização da borracha. 
 
 
 
 
 
Polímeros em rede 
Monômeros multifuncionais contêm mais de três liga-
ções covalentes, formam redes tridimensionais e pos-
suem propriedades distintas. 
Epoxi, Poliuretano e fenol-formaldeído 
 
Polímeros Termoplásticos 
A classificação dos polímeros é dada devido as suas 
características térmicas. 
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Renan Salvate Campos 
Os polímeros termoplásticos amolecem com o au-
mento de temperatura e endurecem com o resfria-
mento em um processo reversível. 
Com o aumento da temperatura as ligações atômicas 
se rompem, permitindo o deslocamento das cadeias 
adjacentes e voltam a se ligar quando resfriadas. 
São eles: PE, OS, PET, PVC 
Polímeros termorrígidos 
Tem estrutura em rede e se tornam duros em sua 
síntese, não amolecem com o aquecimento e são mais 
duros e resistentes que os termoplásticos. 
São eles: Borracha Vulcanizada, Epóxi, Resina Fenóli-
ca, Resina Poliéster. 
Comportamento mecânico 
Tensão-deformação 
Existem três tipos diferentes de comportamentos 
tensão-deformação para os polímeros: 
a) Polímero Frágil que fratura durante a defor-
mação elástica 
b) Plásticos, com deformação inicial elástica, se-
guido por um escoamento e deformação plás-
tica. 
c) Totalmente elástica, a classe dos elastômeros, 
borrachas. 
 
O módulo de elasticidade e a ductilidade são determi-
nados de forma semelhante aos metais. 
A curva 2 tem o limite de escoamento na tensão no 
ponto de máximo. 
A variação de temperatura influencia nas característi-
cas do polímero com maior sensibilidade que nos me-
tais, produzindo uma maior ductilidade. 
Deformação viscoelástica 
Polímeros que variam suas propriedades entre extre-
mos conforme a temperatura são viscoelásticos. 
A baixas temperaturas são sólidos como vidro, em 
temperatura ambiente parecem borracha e em eleva-
das temperaturas são viscosos ou líquidos. 
A deformação elástica é dependente do tempo, e não 
instantânea, logo, não é completamente reversível. 
Deformação de elastômeros: Vulcanização 
O processo de formação de ligações cruzadas em elas-
tômeros consiste em um processo químico irreversível 
conduzido em temperaturas elevadas. Com a adição 
de enxofre, os átomos de carbono que faziam ligações 
duplas se unem a ele e conseqüentemente às cadeias 
se unem também. Aumenta com isso o módulo de 
elasticidade, limite de resistência a tração, a resistên-
cia a oxidação. A capacidade de alongamento é redu-
zida. 
Plásticos 
Os polímeros plásticos apresentam rigidez estrutural e 
uma grande variedade de características e proprieda-
des. Podem ser termoplásticos ou termofixos, e de-
vem ser utilizados abaixo da temperatura de transição 
vítrea (amorfo) ou temperatura de fusão (cristalino) 
ou devem possuir ligações cruzadas suficientes para 
manterem-se inalterados com o aquecimento. 
São eles: PE, PP, PVC, PS, Fluorcarbono, Epóxis, Fenó-
licos e Poliesteres. 
Elastômeros 
As propriedades dos elastômeros dependem do grau 
de vulcanização. Os mais comuns são a borracha na-
tural, o SRB utilizado em pneus de automóveis, o N-
BR, importante por sua resistência ao intumescimento 
(crescimento, expansão) e a borracha de silicone 
composta por átomos alternados de silício e oxigênio, 
que possuem alta flexibilidade a baixa temperatura e 
mantém a estabilidade em temperatura elevada. A-
lém de serem biocompatíveis e algumas vulcanizarem 
em temperatura ambiente. 
 
ENG1015 Introdução a Ciência e E
 
Renan Salvate Campos 
 
Materiais compósitos seguem o princípio de ação 
combinada, ou seja, as melhores propriedades de 
materiais distintos são combinadas para gerar um 
novo material com propriedades ideais para sua apl
cação. 
São compostos por duas fases. A Matriz
nua e envolve a segunda, a fase dispersa
segunda responsável pela classificação do compósito. 
Ela pode ser composta de partículas, fibras ou estr
turas. 
Compósitos reforçados por partículas
Os compósitos que tem sua resistência aumentada 
por dispersão são compostos por partículas de escala 
nanométrica. O aumento da resistência se deve ao 
fato de as partículas impedirem o movimento das 
discordâncias da matriz quando esse suporta uma 
carga. Limite de escoamento, resistência a tração 
dureza são melhoradas. 
Os compósitos com resistência aumentada por 
culas grandes são compostos por partículas de outro 
material, de tamanho considerável e distribuição h
mogênea. Servem para aumentar a resistência da 
matriz ou ocupar volume do mesmo no caso de um 
material caro. Um exemplo são os cermetos
tos de cerâmica-metal muito utilizado como ferr
menta de corte para aços endurecidos. Pneus de a
tomóveis com borracha e negro de fumo, partículas 
provenientes da combustão que aumentam a resi
tência a tração, tenacidade, resistência a tração e à 
abrasão. 
Compósitos
Partículas
Partículas 
Grandes
Dispersão
Fibras
Contínuas
Descontínuas
Estrutural
Laminadas
Sanduiche
Introdução a Ciência e Engenharia de Materiais 
Compósitos 
princípio de ação 
ou seja, as melhores propriedades de 
materiais distintos são combinadas para gerar um 
novo material com propriedades ideais para sua apli-
Matriz, que é contí-
fase dispersa. Sendo a 
ponsável pela classificação do compósito. 
Ela pode ser composta de partículas, fibras ou estru-
 
Compósitos reforçados por partículas