2a aula Física e Produção de Polímeros

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Física e Produção 
de Polímeros
SUMÁRIO DA DISCIPLINA 
- 02/05/22: Engenharia e Ciência dos Materiais
- 09/05/22 : Ciência dos Polímeros
- 16/05/22 : Ciência dos Polímeros e Tecnologia dos Plásticos
- 23/05/22 : Tecnologia dos Plásticos
- 30/05/22 : Tecnologia dos Plásticos
- 06/06/22: Tecnologia das Tintas, dos Adesivos e dos Materiais Compósitos 
- 13/06/22: Tecnologia dos Elastômeros
- 20/06/22: Ecologia e Novos Materiais
Tel. 31 98838.6828
ENGENHARIA DE MATERIAIS (relembrando)
Processamento
Fundição
Laminação
Extrusão
Estampagem
Injeção
Termoformagem
Sopro
Estrutura
Estrutura atômica
Estrutura cristalina
Microestrutura
Macroestrutura
Propriedade
Químicas
Físicas 
Mecânicas
PROPRIEDADES DOS METAIS (relembrando)
- Alta condutividade térmica
- Alta condutividade elétrica
- Alta densidade
- Alta resistência mecânica
- Alta ductibilidade / maleabilidade 
- Alto brilho
PROPRIEDADES DOS CERÂMICOS (relembrando)
- Baixa condutividade térmica
- Baixa condutividade elétrica
- Baixa densidade
- Alta resistência mecânica / dureza
- Alta rigidez / fragilidade
- Biocompatibilidade
PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS (relembrando)
- Baixa condutividade térmica
- Baixa condutividade elétrica
- Baixa densidade
- Maleabilidade / flexibilidade
- Baixa reatividade / resistência química
PROPRIEDADES DOS COMPÓSITOS (relembrando)
- Muita variação
- Dependente da natureza das fases
- Propriedades intermediárias
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- O que são Polímeros?
- São macromoléculas de origem orgânica formadas por 
unidade que se repetem
- Etimologia: Poli (muitos) + Mero (unidades repetitivas)
- Monômero: substância que dá origem ao polímero
- Exemplo
- Monômero: eteno ou etileno
- Polímero polietileno
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- O que são Polímeros?
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- O que são Polímeros?
- Metais: materiais atômicos
- Polímeros: materiais moleculares
Metais Polímeros
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- O que são Polímeros?
- Moléculas orgânicas formadas principalmente por 
H ●
●
● C ●
●
●
● N 
●
● O ●
X ●
X = F, Cl, Br e I
●
● Si ●
●
● S ●
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Reação de polimerização
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Estudo inicial proposto em 1777 por Torbem Olof Bergman
- Compostos extraídos de seres vivos (teoria da força vital)
- Em 1828, Friedrich Wöhler sintetiza ureia
- “Ramos da química que estudos os compostos de carbono” 
Friedrich August Kekulè, 1858
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Estrutura tetraédrica do carbono
- Os 4 elétrons na última camada (L) estão 
desemparelhados e livres para fazer ligações 
covalentes
C6
K - 1s2
L - 2s2 2p2
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Ligações múltiplas:
- O carbono pode fazer ligações múltiplas com um segundo elemento
- Ligações simples, dupla e tripla
- Só ligações simples: carbono saturado
- Ligações múltiplas: carbono insaturado
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Teoria da repulsão dos pares eletrônicos
- Repulsão eletrostática
- Objetivo: manter as ligação (par de 
elétrons) o mais distante possível
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Força das ligações covalentes
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Ligações secundárias (intermoleculares)
- Forças de Van der Waals (dipolo-dipolo) – de 2 a 9 kcal/mol
- Ligação de hidrogênio – 3 a 7 kcal/mol
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Exemplos de compostos orgânicos
EtanolÁcido etanóico Metilamina
Tetracloreto 
de carbono
Ácido 
salicílico Taurina
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Funções químicas
- Compostos que possuem propriedades semelhantes devido a presença de 
determinados grupos químicos na estrutura
- Hidrocarbonetos
- Álcool
- Éter
- Cetona
- Éster
- Ácido carboxílico
- Amina
- Amida
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Hidrocarbonetos
- Contêm apenas C e H
- Quantidade de carbono Tipo de ligações entre carbonos
- 1: Met... - Apenas simples: ...ano 
- 2: Et... - Dupla: ...eno ou ...ileno
- 3: Prop... - Tripla: ...ino
- 4: But...
- 5: Pent...
- 6: Hex...
Propileno
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Álcool
- Possui grupo –OH (hidroxila) ligado carbono saturado
Propanol
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Cetona
- Possui grupo =O ligado carbono saturado (carbonila)
Propanona (acetona)
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Éter
- Possui átomo de oxigênio ligado a dois átomos de carbono (C-O-C)
Etóxibutano
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Ácido carboxílico
- Possui grupo carboxila ꟷ C ꟷ OH
ꟾꟾ
O
Ácido etanóico (ácido acético)
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Éster
- Possui grupo : R1 ꟷ C ꟷ O ꟷ R2
ꟾꟾ
O
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Amina
- Compostos nitrogenados derivados do amoníaco NH3, substituindo um 
ou mais hidrogênios por um radical qualquer
Metilmetanamina
ou dimetilamina
Dietiletanamina
trielamina
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Amida
- Possui nitrogênio ligado ao carbono do grupo R-C=O
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Química orgânica
- Grupo aromático
- Grupo funcional oriundo do benzeno e seus derivados
Benzeno
Grupo fenil
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Fontes de matérias primas
- Vegetal
- Madeira
- Celulose
- Borracha natural
- Látex (poli-cis-isopreno)
- Carvão Mineral
- Petróleo
- Gás Natural
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Cadeias poliméricas
Animação:
https://www.youtube.com/watch?v=uPNwgVXtWGk
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Cadeias poliméricas
- Funcionalidade (f):
- Número de pontos reativos em uma molécula. Pontos passíveis de ligação
- f=1
A● + B ● → AꟷB
Impossibilidade de formação de cadeias poliméricas
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Cadeias poliméricas
- Funcionalidade (f):
- f=2
● C ● + ● C ● → ... ꟷ C ꟷ Cꟷ C ꟷ Cꟷ C ꟷ C ꟷ ...
Possibilidade de formação de cadeias poliméricas lineares
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Cadeias poliméricas
- Funcionalidade (f):
- f>2 ꟾ
● C ● + ● D ● → ... ꟷ C ꟷ D ꟷ C ꟷ C ꟷ D ꟷ ...
● ꟾ
... ꟷ D ꟷ C ꟷ C ꟷ ...
Possibilidade de formação de cadeias poliméricas ramificadas
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Cadeias poliméricas
- Tipos de cadeias
- Lineares
- Monômeros bifuncionais
- Apenas a cadeia principal
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Cadeias poliméricas
- Tipos de cadeias
- Ramificadas
- Prolongamentos curtos ou longos a partir da cadeia principal
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Cadeias poliméricas
- Tipos de cadeias
- Cadeias com ligações cruzadas
- principal
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Cadeias poliméricas
- Grau de polimerização (n)
Definição: número de unidades repetidas (meros) que podem se 
verificar na estrutura de uma macromolécula
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Cadeias poliméricas
- Massa molar(M)
Somatório das massas atômicas de todos os átomos constituintes de uma molécula
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Cadeias poliméricas
- Distribuição e massa molar média ( )
೔ ೔
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Copolímeros
- Polímeros que possuem mais de um tipo de mero na composição
- Copolímero aleatório ou estatístico
... ꟷ A ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ B ꟷ B ꟷ B ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ ...
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Copolímeros
Copolímero alternado
... ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ B ꟷ A ꟷ ...
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Polímeros
- Copolímeros
Copolímero grafitizado ou enxertado
... ꟷ A ꟷ A ꟷ A ꟷ A ꟷ A ꟷ A ꟷ A ꟷ A ꟷ A ꟷ A ꟷ ...
ꟾ
B ꟷ B ꟷ B ꟷ B ꟷ B ꟷ B ꟷ B ꟷ ...
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto ao método de preparação
- Quanto à estrutura química
- Quanto ao comportamento mecânico
- Quanto ao desempenho mecânico
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto ao método de preparação
- Polímeros de adição
- Durante a formação (polimerização) não há perda de massa. 
- A conversão é completa
n H2C = CH → n ... ꟷ H2C ꟷ CH ꟷ ...
ꟾ ꟾ
Cl Cl 
Cloreto de vinila Poli(cloretode vinila) ou PVC
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto ao método de preparação
- Polímeros de adição
Outro exemplo
Poliamida 6 ou náilon 6
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto ao método de preparação
- Polímeros de condensação
- Originado de grupos reativos com eliminação de moléculas de 
baixo peso molecular (água, amônio, HCl) 
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto ao método de preparação
- Polímeros de condensação
Outro exemplo:
Poliamida 6.6 ou Náilon 6.6
Amina Ácido carboxílico
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Poliolefinas
Hidrocarbonetos (C e H)
Polietileno Polipropileno Etileno propileno dieno monômero
EPMD
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Polímeros de dienos
Possuem ligações duplas na cadeia principal (ponto “vulnerável”)
Normalmente são borrachas 
Suscetível à vulcanização
Neoprene
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Polímeros de dienos
Outro exemplo: borracha nitrílica ou copolímero de butadieno-acrilonitrila
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Polímeros estirênicos
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Polímeros estirênicos
Outros exemplos: copolímeros de 
poliestireno
Estireno Acrilonitrila (SAN)
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Polímeros clorados
Boas propriedades mecânicas devido à alta eletronegatividade do cloro
Um dos polímeros mais comercializados
Cloreto de vinila Policloreto de vinila (PVC)
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Polímeros clorados 
Outro exemplo
O aumento da quantidade de cloro aumenta a barreira contra gases
Policloreto de vinilideno (PVDC)
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Polímeros fluorados 
Boas propriedades mecânicas devido à alta eletronegatividade do flúor
Inércia química
Teflon
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Polímeros fluorados 
Outro exemplo:
poli(fluoreto de vinilideno)
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Polímeros acrílicos 
Polímeros derivados dos ácidos acrílico e metacrílico
Conhecido com resina fenólica
Principais produtos:
Polimetilmetacrilato (PMMA) – acrílico – transparência
Poliacrilonitrila (PAN) - fibras
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
Polivinil ésteres
Solúveis em água
Usados na produção de tintas
Principais produtos:
Poliacetato de vinila (PVA)
Poliálcool vinílico (PVAl)
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia carbônica
poli(fenol formaldeídos)
Produzido a partir da síntese do fenol com o formaldeído
Resinas termofíxas (não recicláveis)
Principais produtos:
Baquelite
Novolaca
Resol
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia heterogênea
Possuem outro átomo na cadeia (heteroátomo) principal. Pode ser N, O, S, Si...
Exemplos:
Poliéteres
Poliésteres
Policarbonato
Poliamidas
Poliuretanos
Aminoplásticos
Derivados da celulose
Siliconas
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia heterogênea
Poliéteres
Presença das ligações ꟷ C ꟷ O ꟷ C ꟷ na cadeia principal
Poliacetal (POM) Resina epóxi
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia heterogênea O
Poliésteres ꟾꟾ
Presença das ligações ꟷ C ꟷ O ꟷ na cadeia principal
Polietileno tereftalato (PET) Polibutileno tereftalato (PBT)
CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
- Classificação dos polímeros
- Quanto à estrutura química
- Polímeros de cadeia heterogênea O
Policarbonato ꟾꟾ
Presença das ligações ꟷ O ꟷ C ꟷ O ꟷ na cadeia principal