aula 7 TecMat

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Introdução a Tecnologia dos 
Materiais Poliméricos
PROF. MAGNO BESSA
Ligações químicas
 As ligações químicas podem ser classificadas quanto a sua
intensidade em ligações primárias (fortes) e secundárias (fracas).
 As ligações primárias podem ser de três tipos: iônica, covalente
e metálica.
 As ligações secundárias são denominadas de ligações de van
der Waals.
Ligação Iônica
 Um ou mais elétrons são 
transferidos de um átomo 
eletropositivo para um outro 
mais eletronegativo. É o 
resultado da atração entre 
íons negativo (ânion) e 
positivo (cátion).
Ligação Metálica
 Os metais têm um, dois ou no máximo
três elétrons de valência. Estes elétrons
não estão ligados a um único átomo,
mas estão mais ou menos livres para se
movimentar por todo o metal.
 Os elétrons que não são de valência e o
núcleo formam um “caroço”
eletricamente positivo que é envolvido
por uma nuvem de elétrons que mantém
os “caroços positivos” unidos.
Ligação covalente
 Um ou mais elétrons são compartilhados
entre dois átomos, gerando uma força
de atração entre os átomos que
participam da ligação. Ligação comum
na maioria das moléculas orgânicas.
 Átomo de carbono: 4 elétrons de ligação
na camada de valência.
 Átomo de hidrogênio: 1 elétron de
ligação na camada de valência.
Ligações Secundárias
 Van der Waals
 Ligação mais fraca;
 Ocorre entre moléculas apolares.
 Dipolo-Dipolo
 Ligação mais forte
 Ocorre devido a polarização dos átomos 
ou moléculas. 
 Formam-se dipolos elétricos e a ligação 
ocorre devido a força de atração entre o 
dipolo positivo e o negativo.
Hidrocarbonetos
 Muitos materiais orgânicos são hidrocarbonetos, isto é, formados exclusivamente por hidrogênio
e carbono. Os hidrocarbonetos são encontrados no PETRÓLEO (principal matéria prima dos
polímeros). Nestes materiais as ligações intramoleculares são covalentes.
Ligação covalente simples: cada átomo contribui com um elétron.
Ligações covalentes duplas e triplas: compartilhamento de dois e três pares de elétrons,
respectivamente.
ligação simples
ligação dupla
ligação tripla
Etileno (C2H4)
Acetileno (C2H2)
Metano (CH4)
POLÍMERO
mero mero mero mero mero mero
mero mero mero mero mero mero mero
Molécula dos Polímeros
 São gigantescas em comparação com as moléculas dos hidrocarbonetos, por isso são
freqüentemente chamadas de macromoléculas.
 O polímero (ou macromolécula) é constituído pela repetição de uma unidade simples, 
chamada de “mero”. 
Definição de Polímero
 A palavra polímero vem do grego poli (muitas) + meros (partes), e é exatamente
isto, a repetição de muitas unidades (poli) de um tipo de composto químico (mero).
 Polimerização é o nome dado ao processo no qual as várias unidades de repetição
(monômeros) reagem para gerar uma cadeia de polímero.
 O termo monômero é usado para se referir a uma molécula que consiste em um 
único mero.
Representação da estrutura do mero (a) e da cadeia (b) do polietileno
Formação da Macromolécula
 Dentro de cada macromolécula os átomos estão ligados entre si através de ligações
covalentes. Para a maioria dos polímeros essas macromoléculas se formam como
cadeias longas e flexíveis cujo esqueleto principal consiste de uma série de átomos de
carbono.
Representação da Macromolécula
 Uma maneira simples de representar a fórmula química do polietileno é a fórmula
compacta, onde n é o número de unidades monoméricas na macromolécula ligadas
entre si covalentemente.
Reações de Polimerização
 A reação química (ou conjunto de reações) que gera o polímero
é denominada de Reação de Polimerização.
 O tipo de reação química afeta significativamente as
características dos polímeros produzidos. Vale citar que nem
toda molécula pode gerar um polímero, para que isto ocorra a
molécula deve atender um dos seguintes pré-requisitos
 possuir grupos funcionais reativos ou
 duplas ligações reativas.
Reações de Polimerização
Grupos funcionais reativos: policondensação ou polimerização em etapas
Duplas ligações reativas: poliadição ou polimerização em cadeia
Polimerização por adição
 Na reação de polimerização por adição (também conhecida por polimerização em
cadeia) ocorre a formação da cadeia a partir da instabilização da dupla ligação de um
monômero bifuncional e sua sucessiva reação com outras duplas de outras moléculas do
monômero.
 As unidades são fixadas, uma de cada vez, conforme uma cadeia, formando a
macromolécula linear.
 O processo é exotérmico (libera 166kcal/mol a cada duas ligações simples formadas e
absorve 146kcal/mol para a ruptura de uma dupla).
 A composição da molécula resultante é um múltiplo exato do monômero reagente
original logo não há perda de massa.
 Essa reação é comum para polímeros de cadeia carbônica. Ex: PE, PP, PVC, NBR
(borracha nitrílica), PS, etc.
Principais polímeros de adição
Polietileno - o obtido pela adição de moléculas de etileno e é
atualmente o plástico mais utilizado, desde à fabricação de
sacolinhas plásticas à garrafas plásticas, recipientes para
detergentes, cabos de panelas, brinquedos e outros objetos.
PRINCIPAIS POLÍMEROS DE ADIÇÃO
Polipropileno - obtido pela adição de moléculas de propileno
e como apresenta alta resistência é utilizado na fabricação
de pára-choques de carros, por exemplo.
Cloreto de polivinila (PVC) - obtido pela adição de moléculas
de cloreto de vinila. É usado na fabricação de tubos para
encanamento, de filmes para embalagens, forros para tetos,
dentre outros.
PRINCIPAIS POLÍMEROS DE ADIÇÃO
Poliestireno -é o btido pela adição de moléculas de estireno. É 
usado na fabricação de pratos, xícaras, isopor etc.
Poliacetato de vinila (PVA) - é obtido pela adição de
moléculas de acetato de vinila e utilizado na produção de
gomas de mascar, tintas, adesivos, dentre outros.
PRINCIPAIS POLÍMEROS DE ADIÇÃO
Teflon (PTFE) - o teflon ou PTFE (de politetrafluoretileno)
devido a sua alta resistência ao calor e a reagentes
químicos é um polímero largamente utilizado na
fabricação de panelas antiaderentes.
Todos os polímeros exemplificados
anteriormente são constituídos por moléculas
que apresentam uma única insaturação.
POLIMERIZAÇÃO POR CONDENSAÇÃO
• A polimerização por condensação (também conhecida por polimerização em
etapas) consiste na formação de polímeros mediante reações químicas
intermoleculares etapa por etapa.
• Pares de monômeros vão reagindo entre si, formando um composto que representa o
mero. Os meros se combinam formando dímeros, trímeros, tetrâmeros, oligômeros....
Cada combinação é uma etapa.
• No início da reação, praticamente todos os monômeros se convertem.
• O mero será a resultante da reação química entre os monômeros reagentes iniciais. A
composição do mero não é igual a do monômero, pois há liberação de subprodutos,
como a água, que são eliminados.
PRINCIPAIS POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO
Polifenóis - são polímeros obtidos pela condensação entre um fenol e
um aldeído. A Baquelite foi o primeiro polímero de condensação de
importância industrial e resulta da condensação de moléculas de
fenol e de metanal.
Poliésteres - são polímeros obtidos pela reação de esterificação entre
um poliácido e um poliálcool. Um poliéster de grande importância é o
PET (politereftalato de etileno) utilizado na fabricação das famosas
garrafas PET. O PET é obtido da condensação entre o ácido 1,4-
benzenodióico (ou tereftálico) e o etileno-glicol (etanodiol).
PRINCIPAIS POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO
Poliamidas - são polímeros obtidos pela
condensação de diácidos e diaminas, são
conhecidos popularmente por Náilons. Um
exemplo é o náilon-66, polímero obtido da
condensação entre uma diamina com 6
carbonos e um diácido também com 6 átomos
de carbono (daí a origem do número 66).
PRINCIPAIS POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO
Policarbonatos - são polímeros obtidos pela condensação entre o fosgênio
(Cl2-C=O) e um bis-fenol e apresentam como característica principal a
presença do grupo carbonato.Os policarbonatos por serem transparentes e resistentes são usados na
fabricação de visores de capacetes de motociclistas, em telhas
transparentes, em janelas de aviões, dentre outros.
Um exemplo de policarbonato é o Lexan, obtido da condensação entre o
fosgênio e o sal de sódio do bisfenol A
Polímeros e suas 
aplicações
Fontes de matéria prima para a 
produção de Polímeros
a) Produtos naturais
Matérias primas encontradas na natureza que com algumas modificações se prestam à
produção de polímeros comerciais.
Celulose: presente em quase todos os vegetais tem uma estrutura química constituída por
unidades de glicose ligadas por átomos de oxigênio, formando uma longa cadeia.
O
H2COH
H
OH
H
H
OH
O
H
OH
OH
H
H
H2COH
O
H2COH
H
OH
H
H
OH
O
H
OH
H
H2COH
OH
H
HO
HH O
HH O
H H O
H
O
Unidade repetitiva
Fontes de matéria prima 
para a produção de 
Polímeros
a) Produtos naturais
Borracha natural: Encontrada no látex da 
seringueira. O Brasil foi, no início do século, um 
grande produtor e exportador de borracha 
natural.
Outros produtos naturais: óleo de mamona 
para a produção do poliuretano e do Nylon e 
óleo de soja para a produção do Nylon.
Extração do látex na seringueira
Óleo de mamona
b) Hulha ou carvão mineral
GÁS DE HULHA etileno
metano formaldeído Resinas fenólicas
Polietileno
AMÔNIA Uréia a aminas Agente de cura
ALCATRÃO benzeno fenol Poliuretano e PS
COQUE acetileno etileno
cloreto de vinila PVC
polietileno
Carvão mineral
Fontes de matéria prima para a 
produção de Polímeros
c) Petróleo
De todos os produtos naturais o
petróleo é a fonte mais importante.
Através da destilação fracionada do
óleo cru várias frações podem ser
obtidas.
Para a produção dos polímeros utiliza-
se o nafta.
Fontes de matéria prima para a 
produção de Polímeros
Petróleo na produção 
de Polímeros
A partir do processo de refino do petróleo
são obtidos diversos subprodutos, entre
eles a Nafta, que é a matéria prima
principal para a fabricação de polímeros.
O refino de petróleo se dá a partir de
uma processo de destilação fracionada,
que consiste na separação de fluidos
com pontos de ebulição diferentes
através do aquecimento dos mesmo.
Formação da cadeia 
Macromolecular
 As macromoléculas não se formam de modo
linear, mas apresentam grande quantidade
de dobras e torções.
 Durante a polimerização são formadas
inúmeras cadeias com diferentes tamanhos
com um extenso embaraço entre cadeias
vizinhas.
 Este entrelaçamento entre as cadeias é
responsável por algumas das características
mais importantes dos polímeros, incluindo as
grandes extensões elásticas demonstradas
por materiais como as borrachas.
Classificação quanto aos tipos de 
Meros da cadeia
 Homopolímero
Resulta da polimerização de um único tipo de monômero:
A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A
 Copolímero
Resulta da polimerização de dois tipos diferentes de monômero
A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A
 Terpolímero
Resulta da polimerização de três tipos diferentes de monômero:
A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C
Tipos de 
Copolímeros
Estrutura 
Molecular
Polímeros 
Lineares
 Nos polímeros lineares, cada
monômero é ligado somente
a outros dois monômeros
(massa de espaguete).Nos
polímeros lineares podem
existir grandes quantidades
de ligações de van der Waals
entre as cadeias.
 Exemplos: poliestireno,
náilon, polietileno
Polietileno
Poliestireno
Náilon
Polímeros 
Ramificados
 Nos polímeros ramificados,
cadeias de ramificações laterais
encontram-se conectadas às
cadeias principais.
 As ramificações resultam de
reações paralelas que ocorrem
durante a síntese do polímero.
 Polímeros lineares também
podem, sob algumas condições,
ser ramificados.
 Exemplo: poli(acetato de
vinila) e polietileno
Poli acetato de vinila pode ser utilizado 
para fabricar tintas e chicletes
Polímero 
Reticulado
 Nos polímeros com ligações
cruzadas, as cadeias lineares
adjacentes estão unidas umas às
outras em várias posições através
de ligações covalentes.
 Muitos dos materiais elásticos com
características de borrachas
apresentam ligações cruzadas;
nas borrachas isto é conhecido
por vulcanização.
 As resinas são polímeros rígidos
que também apresentam ligações
cruzadas.
Tampo de mesa 
feito de resina 
epóxi
Estrutura molecular do estado sólido
 A estrutura do estado sólido em polímeros consiste no modo como as cadeias estão 
empacotadas formando o sólido. 
 A estrutura pode ser desordenada (fase amorfa) ou ordenada de forma regular e 
repetitiva (fase cristalina).
 Um material cristalino é um material no qual os átomos, íons ou moléculas estão 
situados em um arranjo que se repete ao longo de grandes distâncias atômicas, ou 
seja, existe ordem no arranjo interno do material. 
 Todos os metais, muitos materiais cerâmicos e certos polímeros formam estruturas 
cristalinas. 
 Os materiais que não cristalizam são chamados de não-cristalinos ou amorfos.
Estrutura molecular do estado sólido
 Nos polímeros a cristalinidade difere dos materiais
convencionais, pois envolve a ordenação de longas
cadeias (macromoléculas) e não apenas de átomos ou
íons como ocorre para os metais e cerâmicas.
 As células unitárias são bastante complexas e uma única
cadeia pode se estender além da célula unitária.
Célula unitária ortorrômbica da fase cristalina do PE 
ESTADO DE CONFORMAÇÃO DAS 
CADEIAS
 Polímero Amorfo
 As cadeias do polímero estão em estado desorganizado, arranjadas em espirais aleatórias.
 Polímero Cristalino
 As cadeias do polímero estão em estado ordenado, existindo uma forma definida.
 Polímero Semicristalino
 Os polímeros são apenas parcialmente cristalinos, pois a torção e o espiralamento das cadeias
dificultam uma ordenação completa de todos os segmentos de todas as cadeias. Portanto
não existem polímeros 100% cristalinos.
 Esse estado intermediário é definido pelo grau de cristalinidade do polímero.
 Quando maior o grau de cristalinidade, maior é a organização das cadeias de
polímero.
Classificação dos Polímeros
POLÍMEROS
NATURAIS SINTÉTICOS
borracha natural, proteínas,
amidos, celulose, etc. 
Plásticos Elastômeros Fibras
Termoplásticos Termofixos
Polímeros 
Naturais
Encontrados já formados
na natureza ou polímeros
produzidos a partir de
matérias primas naturais.
Termoplásticos x Termorrígidos
 Os termoplásticos:
 Amolecem quando são aquecidos (e por fim se liquefazem) e endurecem 
quando são resfriados.
 Esses processos que são totalmente reversíveis e que podem ser repetidos 
(polímero pode ser reciclado).
 A maioria dos polímeros lineares e aqueles que possuem algumas estruturas 
ramificadas com cadeias flexíveis são termoplásticos.
 Os termorrígidos
 Se tornam permanentemente duros quando submetidos a aplicação de
calor e não amolecem com um aquecimento subsequente.
 Durante o tratamento térmico inicial, ligações cruzadas covalentes são
formadas entre cadeias moleculares adjacentes;
 Essas ligações prendem as cadeias entre si para resistir aos movimentos
vibracionais e rotacionais da cadeia a temperaturas elevadas.
 Somente aquecendo-se a temperaturas excessivas é que irá ocorrer o
rompimento dessas ligações cruzadas e a degradação do polímero.
 Polímeros não recicláveis
Termoplásticos x Termorrígidos
Processamento de Polímeros
Termorrígidos
Moldagem por transferência
Processamento de Polímeros
Termoplásticos
Extrusão 
Matrizes para extrusão
Processamento de Polímeros
Termoplásticos
Moldagem por injeção
Processamento de Polímeros
Termoplásticos
Moldagem por sopro 
Processamento de Polímeros
Termoplásticos
Termoformação
Processamento de Polímeros
Termoplásticos
Rotomoldagem