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MATERIAIS POLIMÉRICOS
2
Renato Matroniani
Londrina 
Editora e Distribuidora Educacional S.A. 
2019
Materiais Poliméricos
1ª edição
3
2019
Editora e Distribuidora Educacional S.A.
Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza
CEP: 86041-100 — Londrina — PR
e-mail: editora.educacional@kroton.com.br
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
_________________________________________________________________________________________
_ Matroniani, Renato
M433m Materiais poliméricos/ Renato Matroniani, Fabio 
Calheiros Caires – Londrina: Editora e Distribuidora 
 Educacional S.A. 2019.
 130 p.
 
 ISBN 978-85-522-1614-8
 
 1. Polímeros. 2. Estruturas e planos cristalinos. I. 
 Matroniani, Renato. II. Caires, Fabio Calheiros. Título. 
 
CDD 620
____________________________________________________________________________________________
Thamiris Mantovani CRB: 8/9491
© 2019 por Editora e Distribuidora Educacional S.A.
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser 
reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, 
eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de 
sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, 
por escrito, da Editora e Distribuidora Educacional S.A.
SUMÁRIO
Apresentação da disciplina __________________________________________________05
Introdução e Fundamentos de Polímeros ___________________________________07
Fundamentos de reologia de polímeros no estado fundido e propriedades 
viscoelásticas de polímeros _________________________________________________27
Estrutura e propriedades de compósitos poliméricos 
e blendas poliméricas _______________________________________________________44
Propriedades mecânicas dos materiais poliméricos. Física de polímeros 
(mecanismos de deformação plástica e de fratura de polímeros) __________61
Aditivação em polímeros. Tipos de aditivos e funções ___________________ 80
Fundamentos dos processos de fabricação (obtenção) de materiais poliméricos 
(plásticos, elastômeros e compósitos poliméricos) __________________________100
Técnicas de transformação e aplicações (extrusão, moldagem por injeção, 
sopro de filmes, termoformagem, fiação, imersão, calandragem ___________117
MATERIAIS POLIMÉRICOS
5
Apresentação da disciplina
A disciplina Materiais Poliméricos faz parte do estudo dos materiais. 
Ao contrário dos outros grandes grupos de materiais, os materiais 
metálicos e os materiais cerâmicos, o estudo dos materiais poliméricos 
possui pouco mais de um século. O estudo desse grupo de materiais 
é de grande importância, pois além de contribuir com a formação 
de compósitos com outros materiais, os polímeros possuem a 
característica de serem leves, ou menos densos, o que traz vantagens 
como a redução do peso de partes de determinados equipamentos 
e, consequentemente, redução de custos. Outra grande vantagem é a 
facilidade de moldagem ou conformação de peças de diferentes formas, 
devio às baixas temperaturas de amolecimento e fusão, se comparado 
com os metais e as cerâmicas.
A disciplina Materiais Poliméricos está dividida em sete grandes temas. 
Na fundamentação de polímeros, são apresentados os conceitos, 
classificação, polimerização e copolimerização dos polímeros. A 
Reologia estuda a deformação das substâncias, por meio da resposta 
desta a uma tensão ou deformação aplicada sobre ela. Por isso, serão 
estudados os fundamentos de reologia de polímeros no estado fundido 
e propriedades viscoelásticas de polímeros. Para estudar os compósitos 
e blendas de qualquer tipo de material, serão conceituados o que são 
compósitos e o que são blendas, pois ambos podem trazer confusão, 
uma vez que tanto para compósitos quanto para blendas, trata-se 
de misturas de materiais. Conhecer as propriedades mecânicas dos 
materiais poliméricos é muito relevante, porque existe uma busca 
incessante por resistência mecânica elevada com baixa densidade, 
e muitos materiais vêm sendo desenvolvidos com esse objetivo. A 
finalidade é o uso de menor quantidade de material e, dependendo da 
aplicação, menores gastos com combustíveis e facilidades construtivas. 
O conhecimento sobre os tipos e funções de aditivos utilizados em 
polímeros é de extrema importância, pois exercem uma importante 
6
função na ampliação da faixa de utilização dos materiais poliméricos. 
Para finalizar a disciplina, estudados os fundamentos dos processos de 
obtenção de materiais poliméricos (plásticos, elastômeros e compósitos 
poliméricos) e as técnicas de transformação e aplicações, conhecendo as 
características de cada um dos processos de transformação de materiais 
poliméricos.
Bons estudos a todos!
Introdução e Fundamentos de 
Polímeros
Autor: Fábio C. Caires
Objetivos
• Conhecer os conceitos fundamentais dos materiais 
poliméricos.
• Adquirir conhecimento sobre os tipos de polímeros, 
classificações e estrutura.
• Identificar e estudar as principais diferenças nas 
classificações de polímeros.
8
1. Introdução
Os materiais poliméricos dividem com os materiais cerâmicos e os 
materiais metálicos o protagonismo das aplicações de engenharia 
nos dias de hoje, porém, não há duvidas da crescente relevência 
e da distante estagnação das possibilidades de uso relacionados 
aos materiais poliméricos, principalmente quando comparados aos 
seus pares.
O tema abordado nesta Leitura Fundamental é de extrema importância 
para o entendimento da natureza dos polímeros e da versatilidade 
crescente de suas aplicações.
PARA SABER MAIS
No primeiro capítulo do livro de Callister Jr. e Rethwisch 
(2016), Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução, 
você pode estudar sobre os tipos de materiais e entender 
melhor alguns aspectos que serão expostos no decorrer 
do módulo.
2. Fundamentos de polímeros
As moléculas nos polímeros são muito maiores quando comparadas 
com as moléculas de um hidrocarboneto, por exemplo, e em função 
de seu tamanho são chamados frequentemente de macromoléculas 
ou macrocadeias. Estas moléculas são muito longas e são compostas 
das unidades estruturais que se repetem sucessivamente ao longo das 
chamadas cadeias poliméricas e podem ser chamadas de meros.
9
O mero tem origem da palavra grega meros, que significa parte; desta 
forma, o termo polímero também vai derivar da mesma origem e, 
quando composta com o termo poli, significa muitos meros. Desta 
forma, o termo monômero é usado para definir a (as) molécula (as) 
que compõem um único mero. A imagem da Figura 1 demonstra um 
exemplo deste caso.
Figura 1 – Estrutura química do monômero e polímero PMMA 
(PoliMetil Metacrilato)
Fonte: Molekuul/iStock.com.
Alguns polímeros chamados de naturais, são derivados de plantas 
e animais, tais como, madeira, borracha, algodão, lã, couro e seda. 
Outros polímeros naturais, como proteínas, enzimas, amidos e a 
celulose são de fundamental importância em processos biológicos e 
fisiológicos nos animais e plantas.
10
Outros polímeros são sintetizados a partir de moléculas orgânicas 
pequenas, conhecidos como polímeros sintéticos, dentre eles temos 
as fibras,plásticos e borrachas.
Os materiais poliméricos não são recentes, eles têm sido utilizados 
desde a Antiguidade, quando se empregavam os polímeros naturais, 
ou seja, aqueles encontrados na natureza, como os exemplos de 
polímeros naturais citados anteriormente.
A síntese ou a obtenção industrial de materiais poliméricos são 
processos que contemplam diferentes tecnologias em função do 
grande conhecimento das reações químicas. Por isso, esta ciência 
só começou a ser dominada a partir da segunda metade do século 
XIX, e somente a partir do século XX, os processos de polimerização 
começaram a ser viabilizados economicamente.
Observamos este fato em Canevarolo Jr. (2006), onde apresenta que 
até o final da Primeira Grande Guerra Mundial, todas as descobertas 
nesta área foram obtidas por acaso, por meio de regras empíricas. 
Desta forma, o início da década de 1920, mostrou-se um divisor de 
águas na síntese de materiais poliméricos. O mesmo autor destaca 
que foi quando o químico alemão Hermann Staudinger (prêmio 
Nobel em Química de 1953) o mecanismo da reação química de 
polimerização passou a ser identificado, permitido que pequenas 
moléculas se agrupem para formar as macrocadeias poliméricas.
Uma dedução objetiva das avaliações históricas, observadas em 
Canevarolo Jr. (2006), levam a admitir que outro momento relevante 
na evolução da ciência dos materiais poliméricos foi a Segunda 
Guerra Mundial de 1939 a 1945, em virtude de seu papel no 
desenvolvimento de polímeros sintéticos devido ao alto investimento 
em materiais relacionados à indústria bélica e afins.
11
Na sequência, é possível identificar o aumento da ocorrência de 
polímeros nas indústrias de construção civil, automotiva, embalagens 
e outras de alta relevância na sociedade.
3. Monômeros e a molécula de polímeros
Como já foi abordado, as moléculas de polímeros (macromoléculas) são 
muito maiores quando comparadas às moléculas de um hidrocarboneto 
e, em função de seu tamanho, assumem propriedades e aplicações 
muito singulares.
Figura 2 – Exemplos de moléculas de hidrocarbonetos
 
Fonte: Tereza Hanoldova/iStock.com. 
Uma molécula de polímero pode ser comparada com um macarrão 
instantâneo no qual as cadeias do macarrão se enroscam e permitem 
12
um nível de emaranhamento. Dentro de cada molécula, os átomos são 
conectados por ligações interatômicas covalentes e, para a maioria 
de polímeros, estas moléculas estão na forma das cadeias longas 
e flexíveis nas quais a cadeia principal é uma cadeia de átomos de 
carbono. A medida que a cadeia aumenta de tamanho sua massa 
molecular aumenta e vai se tornando um material com novas 
propriedades e, consequentemente, novas aplicações como explicado 
no esquema a seguir:
Figura 3 – Influência do tamanho da molécula
 
CH4
• Metano.
• MM:16 
g/mol.
• Gás.
C5H12
• Pentano.
• MM:72 g/mol.
• Líquido.
C18H38
• Parafina.
• MM:254 g/mol.
• Sólido.
C100H202
• Polietileno de 
baixa densidade.
• MM:1402g/mol.
• Sólido.
CxHy
• Polietilenos 
comerciais.
Fonte: elaborada pelo autor.
3.1 Monômeros
Relembrando, monômeros são moléculas de baixo peso molecular que 
tem capacidade de reagir com moléculas iguais ou mesmo diferentes 
com o objetivo de formar cadeias maiores, que chamamos de polímeros.
De acordo com Mano e Mendes (2004), para que uma molécula de 
baixo peso molecular possa ser usada como monômero, deve possuir 
duas características essenciais, a primeira é que sua estrutura química 
deve possuir funcionalidade pelo menos igual a dois, de forma que 
seus grupos funcionais permitam, ou possibilitem, o aumento da 
cadeia. Neste caso, se a funcionalidade do monômero seja igual a dois, 
o resultado é um polímero linear, mas no caso de a funcionalidade 
superior a dois, o polímero resultante apresentará uma estrutura 
ramificada.
13
De forma geral, os monômeros usam petróleo e gás natural como 
fontes de matéria-prima, porém, outras rotas alternativas, como 
os óleos e o carvão, além de novas tendências que buscam maior 
sustentabilidade, são as chamadas rotas verdes. É claro concluir que a 
utilização predominante do petróleo e do gás natural são em função, 
principalmente, de seu baixo custo de produção e à facilidade de 
transporte.
Um exemplo é o etileno, um dos reagentes mais relevantes da indústria 
de polímeros, em que quase metade de sua produção é usada como 
monômero na síntese do polietileno, e a outra metade é usada na 
produção de outros importantes monômeros, tais como o cloreto de 
vinila, o acetato de vinila e o estireno. Esse monômero possui grande 
importância pela relevância comercial dos polímeros que derivam dele, 
conforme pode ser visto na Figura 4.
Figura 4 – Polimeros derivados do etileno
 
Et
ile
no
+ Catalisador Polietileno
+ Cloro Cloreto de Vinila PVC
+ Oxigênio + Água Etileno Glicol PET
+ Benzeno Estireno PS
Fonte: elaborada pelo autor.
Existem outros monômeros importantes, apresentados na Figura 5, que 
devem ser de seu conhecimento.
14
Figura 5 – Polímeros e monômeros
Fonte: adaptada de chromatos/iStock.com. 
3.2 Processos de obtenção de polímeros
Os polímeros normalmente são classificados quanto às suas 
propriedades químicas, físicas e estruturais, entretanto, também podem 
ser divididos em grupos em função do tipo de reação utilizada em sua 
obtenção e quanto à técnica de polimerização empregada. Esses fatores 
são de extrema importância nas propriedades e nas características dos 
polímeros obtidos.
Segundo Billmeyer Jr. (1984), em 1929, Carothers sugeriu uma 
classificação dos polímeros em dois grupos, como polímeros de adição, 
quando eles foram feitos de monômeros com uma ligação dupla entre 
dois átomos de carbono, ou polímeros de condensação, resultado de 
15
uma reação que envolveu a eliminação de uma molécula pequena (H2O, 
NH3, etc).
Figura 6 – Mecanismos de reação de polimerização por adição
Fonte: elaborado pelo autor.
Figura 7 – Mecanismos de reação de polimerização por condensação
Fonte: elaborado pelo autor.
Ainda segundo Billmeyer Jr. (1984), a distinção original de Carothers 
entre polímeros de adição e condensação foi alterada por Flory, que 
enfatizou os mecanismos pelos quais os dois tipos de polímeros são 
formados. Os polímeros de condensação são geralmente formados pela 
condensação intermolecular em etapas de grupos reativos; Polímeros 
de adição geralmente resultam de reações em cadeia envolvendo algum 
tipo de centro ativo.
ASSIMILE
Polimerização é a reação ou o conjunto de reações nos 
quais moléculas simples reagem entre si, formando uma 
macromolécula de alta massa molar. Em Canevarolo Jr. 
16
(2006, p. 107), ocorre uma abordagem de forma bastante 
consistente dos critérios de classificação dos mecanismos 
de reação envolvidos na polimerização, dentre eles, o mais 
importante divide as reações em polimerizações em cadeias 
e em etapas, que correspondem, respectivamente, às 
poliadições e policondensações.
Em resumo, o Quadro 1 apresenta características que podem diferenciar 
os dois tipos de mecanismos de polimerização.
Quadro 1 – Características distintivas dos mecanismos de polimerização 
em cadeia e em etapas
 
Polimerização em cadeias
•Apenas a reação de crescimento adiciona 
unidades repetitivas, uma de cada vez, à 
cadeia.
•A concentração de monômero diminui 
constantemente durante a reação.
•O polímero de alta massa molecular 
(polímero alto) forma-se ao mesmo tempo; o 
peso molecular do polímero muda pouco ao 
longo da reação.
•Longos tempos de reação resultam em altos 
rendimentos, mas afetam pouco o peso 
molecular.
•A mistura de reação contém apenas 
monômero, alto polímero e cerca de parte 
das cadeias em crescimento.
Polimerização em etapas
•Quaisquer duas espécies moleculares 
presentes podem reagir.
•O monômero desaparece no início da 
reação: quando o grau de polimerização é 
10, resta menos de 1% de monômero.
•O peso molecular do polímero aumenta 
constantemente durante a reação.
•Longos tempos de reação são essenciais para 
obteraltos pesos moleculares.
•Em qualquer estágio, todas as espécies 
moleculares estão presentes em uma 
distribuição calculável.
Fonte: adaptado de Billmeyer Jr. (1984).
3.3 Técnicas de polimerização
São consideradas quatro técnicas industriais empregadas na polimerização 
de um monômero: a polimerização em massa, em solução, em 
suspensão e em emulsão. Cada uma destas técnicas possui condições 
específicas, originando polímeros com características diferentes conforme 
descrito a seguir.
17
3.3.1 Polimerização em massa
A polimerização em massa é uma técnica simples, homogênea, em que só o 
monômero e o iniciador estão presentes no sistema.
Conforme Canervarolo Jr. (2006), a reação se inicia com o aquecimento, 
podendo ser verificada pelo aumento da viscosidade do meio. Logo, esta 
técnica é econômica, além de produzir polímeros com um alto grau de 
pureza. A maior vantagem deste arranjo é a qualidade do produto final, 
que, em função da presença predominante de monômeros e iniciadores, 
se faz livre de impureza. No entanto, sua desvantagem é a consequente 
dificuldade de controle térmico, pois a reação de polimerização exotérmica 
com grande geração de calor.
3.3.2 Polimerização em solução
Para solucionar o problema de controle de temperatura na polimerização 
em solução, emprega-se um solvente somado ao monômero e ao iniciador, 
ainda formando um sistema homogêneo.
Segundo Canevarolo Jr. (2006), no início, todos os componentes 
(monômero, iniciador e solvente) devem ser solúveis entre si, mas na 
sequencia da reação, ocorre a formação de um polímero que pode ou não 
ser solúvel no meio. O custo do solvente e o maior tempo de reação são 
consequências desta técnica.
3.3.3 Polimerização em emulsão
A polimerização em emulsão é um processo heterogêneo que ocorre em 
meio aquoso e que, como consequência, exige vários aditivos com funções 
específicas como: emulsificante (geralmente um sabão), reguladores de 
acidez, reguladores de polimerização e ativadores.
18
Nesta polimerização, o emulsificante tem como objetivo formar micelas 
onde o monômero fica contido. Desta maneira, a reação de polimerização 
se processa dentro das micelas ativas, ao mesmo tempo que outras são 
inativas (gotas de monômeros), agindo como fonte de monômero.
A polimerização em emulsão tem uma alta velocidade de reação e 
conversão, sendo de fácil controle de agitação e temperatura. Os polímeros 
obtidos por esta técnica, possuem altos pesos moleculares, mas são de 
difícil purificação devido aos aditivos usados.
Na Figura 8, Canevarolo Jr (2006) traz um diagrama esquemático 
apresentando os componentes do meio reacional de uma polimerização 
por emulsão, são grandes gotas de monômero, micelas de surfactante 
vazias, iniciador solúvel em água e partículas de polímero envoltas por 
surfactante.
Figura 8 – Polimerização por emulsão
Fonte: Canevarolo Jr. (2006, p. 122).
3.3.4 Polimerização em suspensão
A polimerização em suspensão é uma polimerização heterogênea, quando 
o monômero e o iniciador são insolúveis no meio dispersante, em geral, 
a água. Conforme Canevarolo Jr. (2006), como o uso de solventes traz 
19
problemas econômicos ao processo, desenvolveu-se uma outra técnica na 
qual se usa a água como meio de transferência de calor.
A polimerização ocorre em partículas em suspensão no solvente onde 
estão o monômero e o iniciador. A agitação do sistema assume papel muito 
importante nesta técnica, pois a velocidade de agitação pode definir o 
tamanho da partícula do polímero.
Nesta técnica, além do monômero, iniciador e solvente, também são 
adicionados surfactantes, que auxiliam na suspensão do polímero formado, 
evitando a precipitação do polímero.
3.4 Grau de polimerização (n)
Na fabricação do polímero, o monômero se repete n vezes, e a este número 
dá-se o nome de grau de polimerização. Matematicamente, podemos 
calcular o valor do grau de polimerização por meio da divisão do peso 
molecular médio da cadeia polimérica pelo peso molecular do monômero.
Peso molecular médio da cadeia=
Peso molecular do monômero
n
3.5 Classificações de materiais poliméricos
Devido à grande variedade de materiais poliméricos existentes, torna-se 
necessário selecioná-los em grupos que possuam características comuns, 
que facilitem a compreensão e estudo das propriedades desses materiais.
Portanto, com este objetivo, os polímeros foram classificados de 
acordo com suas estruturas químicas, características de fusibilidade, 
comportamentos mecânicos, tipos de aplicações e escala de produção.
3.6 Tipo de estrutura química
20
Um polímero pode possuir um único tipo de monômero, confirgurando 
uma cadeia homogênea ou dois ou mais tipos de monômeros, tornando-
se uma cadeia heterogênea. No caso de cadeia homogênea, o polímero 
é denominado homopolímero, e quando a cadeia for heterogênea com 
monômeros diferentes, o polímero é definido como copolímero.
Ou seja, podemos classificar como homopolímero o polímero constituído 
por apenas um tipo de unidade estrutural repetida, como exemplo temos o 
PE (Polietileno), PS (Poliestireno), PVC (PoliCloreto de Vinila).
São chamados de copolímero os polímeros formados por dois ou mais 
tipos de monômeros, por exemplo, o SAN (Poli Estirenoacrilonitrila), 
ABS (Poli Acrilonitrilabutadienoestireno), NBR (Borracha Nitrílica-
Nitrilo Butadieno). Podemos subdividir os copolímeros em aleatórios 
(a), alternados (b), em bloco (c) e ramificados (d), como pode ser visto 
na Figura 9.
Figura 9 – Tipos de cadeias de copolímeros
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 515).
21
3.7 Forma da estrutura química
A cadeia polimérica pode apresentar formas diferentes de acordo com 
sua geometria molecular, segundo Callister Jr. e Rethwisch (2016) os 
polímeros podem ter cadeias:
a. Lineares – A cadeia do polímero não possui ramificações. 
Essas longas cadeias são flexíveis e podem ser vistas 
como uma massa de espaguete, conforme representado 
esquematicamente na Figura 10-a, onde cada círculo representa 
um monômero.
b. Ramificadas – O polímero se apresenta ramificado, ou seja, com 
pequenas cadeias laterais. As ramificações são consideradas 
parte da cadeia principal da molécula, e são resultados de 
reações colaterais que ocorrem durante a síntese do polímero. 
A eficiência da compactação da cadeia diminui com a formação 
de ramos laterais, como consequência, tem-se uma diminuição 
da densidade do polímero.
c. Reticuladas – Os polímeros possuem estrutura tridimensional, 
onde as cadeias estão unidas por ligações químicas (ligações 
cruzadas). Em polímeros reticulados, cadeias lineares 
adjacentes são unidas umas às outras em várias posições 
por ligações covalentes, como representado na Figura 10-c. O 
processo de reticulação é alcançado durante a síntese ou por 
uma reação química não reversível que geralmente é realizada 
a uma temperatura elevada.
d. Rede – Os polímeros formam redes tridimensionais e são 
denominados polímeros de rede. Na verdade, um polímero 
altamente reticulado pode ser classificado como um polímero 
de rede. Estes materiais possuem propriedades mecânicas e 
térmicas distintas; os epóxis e o fenol-formaldeído pertencem a 
este grupo.
22
Figura 10 – Formas de cadeias de polímeros
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 510).
Importante reforçar que, geralmente, os polímeros não possuem apenas 
um tipo estrutural, pois, por exemplo, um polímero predominantemente 
linear pode ter algumas ramificações e reticulações limitadas.
3.8 Classificação quanto à fusibilidade
Esta é uma classificação extremamente relevante ainda nos dias de 
hoje, pois, dependendo do comportamento dos polímeros quando 
submetidos ao calor (fusibilidade), são chamados por:
• Termoplásticos – São polímeros que fundem ao serem aquecidos 
e que se solidificam ao serem resfriados e podem repetir este 
processo várias vezes. Ex.: PE (polietileno), PET (poli tereftalato de 
etileno), PA (poliamida).
• Termorrígidos ou termofixos – São polímeros queformam 
ligações cruzadas ao serem aquecidos, desta forma, a reticulação 
23
torna os polímeros infusíveis e insolúveis. Ex.: PU (poliuretano), 
Resina Baquelite, Resina Epoxi, NBR (borracha nitrilica).
Esta classificação é muito importante para o entendimento dos 
processos de reciclagem e recuperação de polímeros, pois, como pode 
se deduzir, os termoplásticos são muito mais fáceis de serem reciclados 
do que os termofixos, sendo alvo de grande exploração no âmbito da 
sustentabilidade.
3.9 Classificação quanto à aplicação
Da mesma forma, convenientemente podemos encontrar em vários 
autores, como Canevarolo Jr. (2006) e Mano e Mendes (2004), a 
classificação conforme a aplicação comum dos polímeros, dentre estas 
ressaltamos as seguintes:
• Plásticos – São polímeros que se encontram estáveis nas 
condições normais de uso, mas que, em uma fase de sua 
fabricação, são amolecidos ou derretidos para serem conformados 
com auxílio de temperatura e pressão, ou ambos. Eles podem ser 
recuperados por meio do mesmo processo posteriormente Ex.: 
polietileno, polipropileno, poliestireno.
• Elastômeros (ou borrachas) – São polimeros de origem natural 
ou sintética que, após sofrerem deformação sob a ação de uma 
força, retornam a sua forma original quando esta força é removida. 
Ex: Borracha nitrílica, poli (estireno-co-butadieno).
• Fibras – São polímeros que assumen razão entre o comprimento 
e as dimensões laterais muito elevadas. Geralmente são formadas 
por macromoléculas lineares orientadas longitudinalmente 
para a formação de fios. Ex.: poliésteres, poliamidas (Nylon®) e 
poliacrilonitrila.
24
• Acabamentos de superfície, recobrimentos, tintas – São 
polímeros aplicados a recobrimentos de superfícies, tem base 
comum e normalmente são materiais termofixos, como tintas a 
base de resinas epóxi e poliuretano.
• Adesivos – São materiais poliméricos nos quais, após o processo 
de cura ou de perda do solvente, promovem a adesão de 
duas superfícies, por exemplo, adesivos a base de acetato de 
polivinila (PVA – Cola branca) e adesivos à base de borracha de 
acrilonitrilo (NBR).
TEORIA EM PRÁTICA
Você trabalha em uma empresa de embalagens na qual 
a principal matéria-prima se enquadra nas chamadas 
poliolefinas, cuja principal fonte de monômeros são os 
combustíveis fósseis e, desta forma, são resultantes 
de fontes não renováveis. Este fato, por si só, indica a 
necessidade de buscar novas rotas de obtenção mais 
sustentáveis e alinhadas com os objetivos de preservação 
ambiental. Além disso, a dependência de combustíveis 
fósseis possui diversos detalhes econômicos e logísticos que 
sua empresa deseja revisar ou até mesmo alterar.
Neste sentido, você está desafiado a realizar um estudo 
sobre as alternativas atuais e potenciais oportunidades 
de atender a esta demanda. Avalie os prós e os contras 
do uso de plásticos provenientes de combustíveis fósseis 
e suas alternativas com foco nos aspectos econômicos e 
estratégicos.
Identifique o que já está acontecendo no mercado de 
polímeros sobre esta situação.
25
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. Sobre a definição de polímeros, somente uma das 
afirmativas abaixo está correta, identifique:
a. Todos os polímeros são plásticos.
b. Todas as macromoléculas são borrachas.
c. Todos os monômeros são polímeros.
d. Todos os plásticos são polímeros.
e. Todos os polímeros possuem ligações ramificadas.
2. Qual alternativa abaixo apresenta as formas de cadeia 
de um polímero:
a. Retilínea, cristalina e enxertada.
b. Enovelada, linear e tridimensional.
c. Reticulada, linear e ramificada.
d. Linear, amorfa e reticulada.
e. Ramificada, iônica e covalente.
3. Os polímeros que podem ser classificados conforme 
seu comportamento sob ação de calor, qual alternativa 
abaixo representa o polímero que pode ser moldado 
várias vezes:
a. Termofixos.
b. Termoplásticos.
c. Fibras.
d. Adesivos.
e. Elastômeros.
26
Referências Bibliográficas
BILLMEYER JR, F. W. Textbook of Polymer Science. New York: J. Wiley, 1984.
CALLISTER JR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais: uma 
introdução. 9. ed. LTC, Rio de Janeiro, 2016.
CANEVAROLO JR., S. V. Ciência dos Polímeros, Um Texto Básico Para Tecnologos 
e Engenheiros. 2. ed. Editora ARTLIBER, 2006.
MANO, E. B. Polímeros como Materiais de Engenharia. 2. ed. São Paulo: EDGARD 
BLUCHER, 994.
MANO, E. B.; MENDES, L. C. Introdução a polímeros. 2. ed. rev. e ampl. São Paulo: 
Edgard Blucher, 2004.
Gabarito
Questão 1–Resposta d
Resolução: como premissa de classificação conforme aplicação, 
podemos assumir que todos os plásticos são considerados um tipo 
de polímero.
Questão 2–Resposta c
Resolução: as ligações químicas dos polímeros podem se 
apresentar na forma linear, ramificada e reticulada.
Questão 3–Resposta b
Resolução: os polímeros que podem ser moldados e reciclados 
diversar vezes são chamados de termoplásticos.
Fundamentos de reologia de 
polímeros no estado fundido e 
propriedades viscoelásticas de 
polímeros
Autor: Renato Matroniani
Objetivos
• Fundamentar os conceitos de reologia de polímeros 
no estado fundido.
• Apresentar a curva característica de viscoelasticidade 
de polímeros amorfos comuns.
• Conhecer o comportamento viscoelástico dos 
polímeros.
28
1. Introdução à reologia e viscoelasticidade de 
materiais poliméricos
Reologia é o campo da ciência que estuda a deformação das 
substâncias, por meio da resposta desta, que pode ser um material 
como um polímero, à uma tensão ou deformação aplicada sobre ele 
(BRETAS; D’ÁVILA, 2005).
Os materiais poliméricos, segundo os mesmos autores, podem 
apresentar as seguintes características reológicas:
• Serem materiais viscosos, quando todo o trabalho aplicado sobre o 
polímero é dissipado.
• Serem materiais elásticos, quando todo o trabalho aplicado sobre 
o polímero é armazenado.
• Serem materiais viscoelásticos, quando todo o trabalho aplicado 
sobre o polímero é dissipado e armazenado por este material.
Um material dissipar ou armazenar trabalho pode ser comparado aqui, 
para fins de entendimento, como uma pilha recarregável. Quando 
fornecemos energia à esta, ela pode armazenar essa energia, assim 
como os materiais elásticos, ou fornecer (dissipar) essa energia para 
outro equipamento, como os materiais viscosos. O mais interessante é 
quando o material apresenta as duas características ao mesmo tempo: 
de dissipar e armazenar, dependendo de sua resposta a um estimo 
externo, que veremos neste estudo. Os polímeros, tanto no estado 
sólido, qaunto em solução ou fundidos, apresentam viscoelasticidade, 
pois são materiais de elevado peso molecular. Além disso, é de grande 
importância o estudo do comportamento viscoelástico dos polímeros, 
visto que, de forma geral, todos os materiais poliméricos passam por 
processos de transformação em seu estado sólido, líquido ou fundido.
29
2. Reologia de materiais poliméricos no 
estado fundido
Para entendermos o comportamento reológico dos materiais 
poliméricos, primeiramente é necessário entender que os polímeros 
são materiais de elevado peso molecular, pois são formados por muitas 
partes, que chamamos de meros, que são derivados de uma molécula 
original. Por exemplo, o polietileno é formado por vários meros de 
etileno que inicialmente eram moléculas chamada eteno.
Pode-se citar, ainda, o PVC, também conhecido como o poli cloreto de 
vinila (polyvinyl chloride). Ele é polimerizado a partir do cloreto de vinila 
(vinyl chloride), conforme a Figura 1:
Figura 1 – Monômero poli cloreto de vinila e representação esquemática 
do poli cloreto de vinila
Fonte: Bacsica/iStock.com.
De acordo com Bretas e D’Ávila (2005), a reação entre os monômeros 
se torna um processo estatístico, onde as moléculas poderão ter baixo, 
30
médio ou alto peso molecular, o que é chamado de DPM (Distribuição de 
Pesos Moleculares).
A partir do momento que o processo se torna estatístico (BRETAS; 
D’ÁVILA, 2005), podemos, a partir da massa molar de cada molécula 
– que podeser obtido a partir de técnicas indiretas de laboratório – 
calcular o peso molecular médio deste polímero, por meio das seguintes 
equações (em todas as equações representa o número de moléculas 
de massa ):
• Peso molecular médio numérico, onde cada molécula é contada 
para o cálculo, independente de sua massa, conforme Equação 1: 
 
 (Eq. 1)
• Peso molecular médio ponderal, onde a massa de cada molécula 
tem peso quadrático sobre o cálculo, conforme Equação 2: 
 
 (Eq. 2)
• Peso molecular z-médio, calculado conforme Equação 3: 
 
 (Eq. 3)
Como a distribuição das massas molares de cada molécula de polímero 
é estatístico, de acordo com Cowie (2007), é possível construir o que é 
chamado de curva de distribuição de massas molares de um polímero, 
conforme Figura 2.
𝑀𝑀𝑛𝑛 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑖𝑖
 
 
 
 𝑀𝑀𝑤𝑤 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖2𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖𝑖𝑖
 
 
 
𝑀𝑀𝑧𝑧 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖3𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖2𝑖𝑖
 
 
𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝜆𝜆𝑇𝑇𝑡𝑡 
 
m m   
 
a a  
 
m a     
𝑀𝑀𝑛𝑛 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑖𝑖
 
 
 
 𝑀𝑀𝑤𝑤 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖2𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖𝑖𝑖
 
 
 
𝑀𝑀𝑧𝑧 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖3𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖2𝑖𝑖
 
 
𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝜆𝜆𝑇𝑇𝑡𝑡 
 
m m   
 
a a  
 
m a     
𝑀𝑀𝑛𝑛 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑖𝑖
 
 
 
 𝑀𝑀𝑤𝑤 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖2𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖𝑖𝑖
 
 
 
𝑀𝑀𝑧𝑧 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖3𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖2𝑖𝑖
 
 
𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝜆𝜆𝑇𝑇𝑡𝑡 
 
m m   
 
a a  
 
m a     
31
Figura 2 – Distribuição estatística típica de massas molares de um 
polímero comum
Fonte: Cowie (2007, p. 8).
O peso e a distribuição de peso molecular de um polímero, influenciam 
na formação de nós entre eles, o que afeta as suas propriedades 
reológicas. Quando um polímero no estado fundido possui peso 
molecular elevado, sua cadeia é longa, o que favorece a formação de nós 
entre elas, diminuindo a mobilidade destas propriedades e aumentando 
sua viscosidade. Quando a distribuição dos pesos moleculares é elevada, 
o efeito é contrário, pois há maior probabilidade de mobilidade das 
moléculas, pois também é maior a probabilidade de moléculas de baixo 
peso molecular neste conjunto, o que diminui sua viscosidade.
Essas cadeias estão no estado fundido, distribuídas de forma aleatória, 
sem organização, o que podemos dizer que qualquer polímero fundido 
é um material amorfo. Mas é necessário entender a maneira de como 
essas cadeias se comportam. Bretas e D’ávila (2005) descrevem o 
polímero no estado fundido da seguinte forma:
Pode-se então visualizar um polímero no estado fundido como um 
conjunto de macromoléculas, cada uma com um dado peso molecular 
(e, consequentemente, com um dado comprimento), com conformação 
32
aleatória, movimentando-se como um réptil, com partes dela vibrando e 
formando nós ou enovelando-se a outras macromoléculas. Logo, em vez 
de imaginar um polímero fundido como os tradicionais fios de macarrão 
dentro de uma tigela, é melhor imaginar um polímero fundido como um 
conjunto de répteis de diferentes tamanhos (minhocas, cobras, jararacas, 
sucuris, etc.), dentro de uma tigela [...]. (BRETAS; D’ÁVILA, 2005, p. 28-29)
O que os autores descrevem anteriormente, pode ser esquematizado 
pela Figura 3, que representa a disposição das moléculas de um 
polímero no estado fundido.
Figura 3 – Representação das moléculas de um polímero no 
estado fundido
Fonte: Bretas e D’ávila (2005, p. 29).
De acordo com Bretas e D’Ávila (2005), os nós temporários são o que 
definem o tempo de relaxação do polímero após a aplicação de uma 
tensão ou de uma deformação. Esse tempo de relaxação do polímero 
pode ser entendido como o tempo em que o mesmo leva para voltar ao 
seu estado de equilíbrio após a aplicação dessa tensão ou deformação, 
que é uma situação que está fora do equilíbrio.
33
O número de Deborah (De), em reologia, é a relação entre o tempo 
característico de relaxação do material e o tempo de aplicação da tensão 
ou deformação t, conforme Equação 4:
 (Eq. 4)
Da interpretação do número de Deborah, temos que: se os tempos de 
relaxação são infinitamente maiores que os tempos de aplicação das 
tensões ou deformações, temos um sólido elástico, e o número de 
Deborah tende ao infinito. Se os tempos de aplicação das tensões ou 
deformações são infinitamente maiores que os tempos de relaxação 
do material, ou o tempo de relaxação tende a zero, temos fluidos 
viscosos, e o número de Deborah tende a zero. A Figura 4 demonstra, 
esquematicamente, a interpretação do número de Deborah.
Figura 4 – Interpretacao do número de Deborah
 
Tempo de relaxação 
infinitamente maior que 
o tempo de aplicacão da 
tensão ou deformação.
Sólido 
elástico De 
Tempo de aplicação da 
tensão ou deformação 
infinitamente maior que 
o tempo de relaxação.
Fluido 
viscoso De 0
Tempo de relaxação  0
Fluido 
viscoso De 0
Fonte: elaborada pelo autor.
Um exemplo clássico desse comportamento reológico de polímeros é 
a borracha de silicone silly putty (BRETAS; D’ÁVILA, 2005). Quando esse 
material é colocado em um recipiente durante um longo período de 
tempo, sem aplicação de nenhuma força, ele escoará como um líquido, 
𝑀𝑀𝑛𝑛 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑖𝑖
 
 
 
 𝑀𝑀𝑤𝑤 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖2𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖𝑖𝑖
 
 
 
𝑀𝑀𝑧𝑧 =
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖3𝑖𝑖
∑ 𝑁𝑁𝑖𝑖𝑀𝑀𝑖𝑖2𝑖𝑖
 
 
𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝜆𝜆𝑇𝑇𝑡𝑡 
 
m m   
 
a a  
 
m a     
34
ou seja, temos o tempo de aplicação da força muito maior que o tempo 
de relaxação. Por outro lado, este mesmo material, jogado contra uma 
parede, irá quicar como um sólido elástico, pois neste caso o tempo de 
aplicação da força foi muito menor que o tempo de relaxação.
Com isso, esses mesmos autores mencionam um conceito clássico 
em reologia de polímeros: “Portanto, o número de Deborah expressa 
o conceito clássico de que tudo flui, desde que se espere o tempo 
suficiente” (BRETAS; D’ÁVILA, 2005, p. 30). Para que um polímero possa 
fluir, é necessário que camadas do material sofram cisalhamento, ou 
seja, que ocorra o deslocamento entre camadas adjacentes. A Figura 
5 apresenta, esquematicamente, como funciona o mecanismo de 
cisalhamento que ocorre nos materiais. Observe que com a aplicação de 
uma tensão de cisalhamento (shear stress) a uma determinada taxa de 
cisalhamento (shear rate), ocorre o deslocamento entre duas camadas 
paralelas.
Figura 5 – Representação esquemática do deslocamento de duas 
camadas paralelas devido à aplicação de uma tensão de cisalhamento
Fonte: petrroudny/iStock.com. 
35
3. Viscoelasticidade de materiais poliméricos
De acordo com Cowie (2007), a viscoelasticidade é um conjunto de 
propriedades que são dependentes do tempo. Quando tratamos de um 
sólido elástico, as suas propriedadesmecânicas podem ser descritas 
pela lei de Hooke, onde a tensão é proporcional à deformação. Quando 
tratamos de líquidos, a deformação é independente da tensão. Essas 
são situações extremas para um material e praticamente impossível 
de ocorrer. Quando consideramos um material polimérico, ele pode 
apresentar características tanto dos sólidos quanto dos líquidos. 
Classificamos, assim, o material como um material viscoelástico.
Segundo o autor, um polímero amorfo pode apresentar cinco regiões 
ou estados de viscoelasticidade, dependentes de seu comportamento 
mecânico com a temperatura.
Esses cinco estados estão representados na Figura 6 e explicados na 
sequência:
Figura 6 – Os cinco estados viscoelásticos de um polímero amorfo
Fonte: Cowie (2007, p. 347).
36
As cinco regiões demarcadas no gráfico da Figura 6 são descritas como:
Região 1 – Estado vítreo: neste estado, a movimentação das moléculas 
está congelada e o polímero trabalha como um sólido elástico 
quando lhe é aplicada uma tensão. Na Figura 6, região 1, o módulo de 
elasticidade fica praticamente constante, característica de um sólido 
elástico ou da região elástica de um sólido, como um metal, em um 
ensaio de tração.
Região 2 – Estado coriáceo ou estado retardado altamente elástico, 
segundo Cowie (2007): neste estado, para o exemplo apresentado do 
poliestireno, temos uma faixa de temperatura de aproximadamente 
30 K, e é nesta região que ocorre a temperatura de transição vítrea 
do polímero, onde o polímero passa do estado vítreo para o estado 
maleável, pois as cadeias adquirem energia para se movimentar. 
Na Figura 6 é possível observar uma grande queda no módulo de 
elasticidade do mesmo, que é devido ao aumento do movimento das 
moléculas. Este estado é chamado de coriáceo (ou leathery state, em 
inglês), devido ao aspecto que o polímero toma nessas condições, muito 
parecido com o couro.
Região 3 – Estado borrachoso (ou borrachento): nessa região, que ocorre 
a aproximadamente a uma temperatura de 30 K abaixo da temperatura 
de transição vítrea para a maioria dos polímeros. Na curva da Figura 6 o 
módulo de elasticidade sofre pouca variação de valores.
Região 4 – Estado de escoamento borrachoso (rubbery flow): novamente, 
o polímero sofre um decréscimo no módulo de elasticidade, também 
devido ao estado de movimentação de moléculas a uma temperatura 
mais alta, porém esse decréscimo não possui a magnitude do 
decréscimo que ocorre no estado coriáceo.
Região 5 – Estado viscoso: na temperatura considerada para este estado, 
o polímero já pode ser considerado um líquido viscoso, com baixíssimo 
37
módulo de elasticidade, onde este tende a zero com o aumento da 
temperatura.
Um dos modelos clássicos de se representar a viscoelasticidade é o 
modelo de Maxwell (CANEVALORO Jr., 2006), que considera como um 
fluido viscoelástico um fluido que apresenta os dois componentes da 
deformação, um componente de deformação plástica, representado 
por um amortecedor e um componente elástico, representado por uma 
mola. Dessa forma, quando aplicada uma tensão sobre um material 
viscoelástico, a resposta desse sistema será a soma das respostas dos 
sistemas plástico e elástico. A Figura 7 representa, esquematicamente, o 
modelo de Maxwell.
Figura 7 – Representação esquemática do modelo de Maxwell
Fonte: Bretas e D’ávila (2005, p. 62).
Para o caso da mola, pode-se equacionar o sólido Hookeano, conforme a 
Equação 5 (BRETAS; D’ÁVILA, 2005):
 (Eq. 5)
Onde mτ é a tensão na mola, Εé o módulo de elasticidade ou módulo de 
Young e mγ é a deformação na mola resultante da tensão aplicada.
m mτ γ= Ε
38
Já o componente newtoniano do fluido viscoso é representado pela 
Equação 6:
 (Eq. 6)
Onde aτ é a tensão no amortecedor, µ é a viscosidade e aγ é a taxa de 
cisalhamento no amortecedor.
Somamos as duas parcelas, pois a mola e o amortecedor, neste modelo, 
estão em série (Equação 7).
 (Eq. 7)
PARA SABER MAIS
Efeitos não-newtonianos observados em polímeros:
Como será o comportamento de um polímero a um 
certo grau de deformação ou cisalhamento? Ele poderá 
ter um comportamento puramente viscoso, (puramente 
newtoniano), elástico ou a soma dos dois comportamentos, 
com um comportamento viscoelástico. Uma série de 
variáveis devem ser levadas em consideração, como o 
histórico termomecânico, tempos de relaxação, dentre 
outras. As respostas a estas questões podem ser 
respondidas a partir da utilização dos reômetros, que 
medem as propriedades reológicas de polímeros fundidos 
(BRETAS; D’ÁVILA, 2005). Porém, algumas respostas ditas 
incomuns por estes autores podem surgir. Eles denominam 
essas respostas incomuns como “não-newtonianas”. Uma 
dessas respostas incomuns é o efeito de Weissenberg, que 
seria o aparecimento de vórtices na entrada de um capilar e 
a redução da perda de carga localizada em um tubo.
a aτ µγ=
m aτ γ µγ= Ε +
39
Para exemplificar o efeito apresentado no item Para saber mais, um 
bastão é inserido em um polímero fundido newtoniano e um não 
newtoniano, cujos efeitos são mostrados, respectivamente, na Figura 
8-a e 8-b. Quando o bastão gira, a região ao redor do bastão diminui, ao 
contrário de um fluido não-newtoniano, onde as moléculas do polímero 
exercem tensões normais contra o bastão, formando um vórtice como o 
apresentado na figura a seguir.
Figura 8 – Efeito de Weissenberg para um polímero fundido newtoniano 
(a) e um não newtoniano (b)
Fonte: Bretas e D’ávila (2005, p. 70).
ASSIMILE
O estudo da Reologia de polímeros fundidos e da 
viscoelasticidade se torna mais fácil quando levamos 
em consideração dois princípios básicos: acima do zero 
absoluto (0 K), átomos e moléculas estão em movimento, 
e moléculas em movimento podem se entrelaçar mais 
facilmente ou dificilmente, de acordo como o seu formato 
e sua orientação no espaço. Sua orientação no espaço faz 
parte de um outro estudo que se chama estereoquímica 
40
de polímeros. O fato é que quanto maior a temperatura, 
mais energia as moléculas terão para se movimentarem. A 
reação a esforços aplicados aos polímeros em determinadas 
temperaturas, vai depender de quão livre essas moléculas 
podem se movimentar.
Concluindo o estudo sobre Reologia e viscoelasticidade, é importante 
citar que modelar uma equação para o comportamento reológico de 
um polímero depende de diversos fatores, conforme enuncia Bretas e 
D’ávila (2005):
A escolha da equação constitutiva apropriada para cada polímero 
implica conhecimento de seu comportamento sob diferentes gradientes 
de deformação, temperatura e pressões. Porém, como não é possível 
conhecer toda a gama de respostas reológicas desses materiais, sob todas 
as condições possíveis de temperatura, em todas as geometrias, torna-se 
necessário conhecer alguns aspectos do comportamento desses materiais, 
sob algumas condições, para ser possível modelar adequadamente ou 
escolher a equação constitutiva apropriada. (BRETAS; D’ÁVILA (2005, p. 69)
TEORIA EM PRÁTICA
Suponha que você é um engenheiro de desenvolvimento de 
produto de uma indústria de embalagens plásticas flexíveis 
de polietileno que produz sacos para embalar arroz de 5 kg. 
A mesma embalagem, com a mesma composição, é enviada 
para uma usina de arroz no Sul do Brasil e para uma usina 
de arroz da mesma empresa no Nordeste do Brasil. Esse 
envio é feito na mesma época, ao final do verão brasileiro. 
Quando chega o mês de julho, sua empresa começa a 
receber reclamações de que as embalagens de arroz do 
41
Sul do Brasil começaram a se romper nas prateleiras do 
supermercado. As mesmas embalagens do Nordeste não 
apresentaram problemas. Neste momento, você é acionado 
para encontrar uma soluçãorápida para o problema.
a. Explique qual é a possível causa do problema nas 
embalagens no Sul do Brasil.
b. Pensando no conceito de reologia, viscoelasticidade 
e movimentação molecular, o que explica, a nível 
molecular, o estouro das embalagens?
c. O que você deve propor para resolver o problema, 
além do plano de contingência que a empresa 
irá aplicar?
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. Para a obtenção do valor do peso molecular, é utilizado 
o método de cálculo por média. Assinale a alternativa 
que explica o motivo da utilização desse método:
a. A polimerização ser um processo estável, que produz 
moléculas de mesmo tamanho.
b. A polimerização ser um processo estatístico, que 
produz moléculas de diversos tamanhos, mesmo que 
controláveis.
c. A polimerização ser um processo instável, que produz 
moléculas de mesmo tamanho.
d. A polimerização ser um processo estatístico, que 
produz moléculas de mesmo tamanho.
42
e. A polimerização ser um processo estatístico, que 
produz moléculas de tamanhos reduzidos.
2. Em Reologia, o número de Deborah é utilizado para 
definir, por meio dos tempos de aplicação da força e 
tempos de relaxação, se o polímero é:
a. Viscoso, viscoelástico ou elástico.
b. Termoplástico ou termorrígido.
c. Um plástico ou uma borracha.
d. Dúctil ou frágil.
e. Resistente mecanicamente.
3. Dentre os cinco estados apresentados na curva de 
viscoelasticidade de um polímero, o estado que 
apresenta a maior queda do módulo de elasticidade é:
a. Estado vítreo.
b. Estado coriáceo.
c. Estado de escoamento borrachoso.
d. Estado borrachoso.
e. Estado viscoso.
Referências bibliográficas
BRETAS, R. E. S.; D ́AVILA, M. A. Reologia De Polímeros Fundidos. São Carlos: Ed. 
UFSCar,2000.
CANEVAROLO JR., S. V. Ciência dos Polímeros. Um Texto Básico Para Tecnólogos 
e Engenheiros. 2. ed. São Paulo: Editora Artiliber, 2006.
COWIE, J .M. G. Polymer: Chemistry and Physics of Modern Materials. Intertext 
Books. 2007.
MANO, E. B. Polímeros Como Materiais de Engenharia. 2. ed. São Paulo: Edgard 
Blucher,1994.
43
MANO, E. B.; MENDES, L. C. Introdução A Polímeros. 2. ed, São Paulo: Edgard 
Blucher, 2004.
Gabarito
Questão 1–Resposta B
Resolução: a polimerização é um processo estatístico no que 
diz respeito ao tamanho da molécula formada, e portanto, à sua 
massa molar. Por mais que sejam utilizadas tecnologias que podem 
controlar a polidispersão de massas molares, sempre haverá 
diferentes tamanhos de cadeia.
Questão 2–Resposta A
Resolução: o número de Deborah é um número que relaciona 
tempos de relaxação e tempo de aplicação de uma tensão sobre 
um polímero. Dependendo da diferença entre esses tempos, 
podemos ter um polímero viscoso, viscoelástico ou elástico. É um 
parâmetro utilizado no estudo de reologia de polímeros.
Questão 3–Resposta: B
Resolução: o estado coriáceo é o estado onde ocorre a transisão 
vítrea, com grande movimentação de moléculas, rearranjo dos nós, 
e portanto, queda significativa do módulo de elasticidade.
Estrutura e propriedades de 
compósitos poliméricos e blendas 
poliméricas
Autor: Renato Matroniani
Objetivos
• Fundamentar os conceitos de compósitos 
poliméricos.
• Fundamentar os conceitos de blendas poliméricos.
• Estudar estruturas e propriedades dos compósitos e 
blendas poliméricas.
45
1. Conceitos básicos de materiais compósitos e 
blendas poliméricas
Quando se estuda compósitos e blendas de qualquer tipo de material, 
inicialmente o ideal é conceituar o que são compósitos e o que são 
blendas, pois os dois conceitos podem trazer confusão, uma vez que, 
tanto para compósitos como para blendas, estamos trabalhando como 
misturas de materiais.
De acordo com Callister Jr. e Rethwisch (2016), um compósito pode ser 
definido como um material composto por mais de uma fase, ou seja, é 
perceptível a separação entre um material constituinte e outro, e também 
apresenta proporções relevantes das propriedades de cada uma das 
fases que o constituem, sendo que, ao final, este compósito apresenta 
propriedades melhores do que as propriedades dos componentes 
separados.
Já o termo blenda é mais comumente utilizado para polímero e pode ser 
definida, conforme Wiebeck e Harada (2005):
Blendas poliméricas representam as misturas físicas ou misturas mecânicas 
de dois ou mais polímeros, de forma que entre as cadeias moleculares dos 
diferentes polímeros só exista interação intermolecular secundária, ou que 
não haja qualquer reação química tradicional entre as cadeias moleculares 
dos polímeros diferentes. (WIEBECK; HARADA (2005, p. 163)
2. Compósitos poliméricos – estruturas e 
propriedades
Quando se estuda compósitos poliméricos, o mais comum é pensar em 
preparar tais materiais como polímeros reforçados, em outras palavras, 
um compósito polimérico, de modo geral, é um plástico reforçado.
46
De acordo com Wiebeck e Harada (2005), muitos materiais compósitos 
são de origem natural, e bem conhecida. A madeira, por exemplo, é um 
compósito natural formado por fibras flexíveis de celulose ligadas por 
um polímero natural conhecido como lignina. O próprio osso humano 
é um composto natural formando por hidroxi-apatita (um material 
cerâmico) ligado por colágeno.
Segundo os mesmos autores, o desenvolvimento de compósitos 
contendo pelo menos uma fase polimérica começou na década de 1960, 
na indústria bélica, e se estendeu nas décadas seguintes para outros 
ramos, como a indústria automotiva e a de construção civil. Nesse 
contexto, a ideia sempre foi agregar e melhorar propriedades como 
rigidez, resistência à altas temperaturas e tenacidade.
Conforme Callister Jr. e Rethwisch (2016), um compósito basicamente 
é constituído pela fase matriz e pela fase dispersa e as propriedades 
finais estão em função das propriedades das fases constituintes, suas 
quantidades relativas e da geometria da fase dispersa.
A fase dispersa pode ser encontrada de diversas formas dentro de uma 
matriz. A Figura 1 ilustra esquematicamente essas formas.
Figura 1 – Representação esquemática da fase dispersa-fase matriz
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 583).
47
Wiebeck e Harada (2005) mencionam que as fibras mais comuns 
utilizadas para reforços de polímeros são as fibras de vidro, de aramida 
e de carbono. Outras fibras como as fibras de boro, óxido de alumínio e 
carbeto de silício são menos comuns, mas também são utilizadas.
Os compósitos podem ser classificados em três grandes grupos, a saber: 
compósitos reforçados com partículas, compósitos reforçados com 
fibras e compósitos estruturais. Callister Jr. e Rethwisch (2016) propõe 
uma divisão mais detalhada, conforme Figura 2.
Figura 2 – Classificação dos materiais compósitos
 
Materiais 
compósitos
Reforçado com 
partículas
Partículas 
grandes
Reforçado por 
dispersão
Reforçado com 
fibras
Contínuo 
(alinhado)
Descontínuo 
(curto)
Alinhado
Orientado 
aleatoriamente
Estrutural
Laminados
Paineis em 
sanduíche
Fonte: adaptada de Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 583).
Conforme Wiebeck e Harada (2005), os materiais plásticos compósitos 
mais comuns são formados por uma fase contínua polimérica, que é a 
matriz, com reforço por uma fase descontínua geralmente composta 
por fibras, que se agregam após processo de cura, ou seja, a matriz 
polimérica é termofixa. Segundo os mesmos autores, as fibras podem 
ser de vidro, aramida ou de carbono, dependendo da aplicação. 
Também existem compósitos de matriz polimérica termoplástica, onde 
48
o polímero utilizado pode ser a poliamida, polipropileno, poliestireno 
dentre outros. Neste caso, as fibras são curtas e distribuídas de forma 
aleatória.
Um dos compósitos de matriz polimérica mais conhecidos são os 
compósitos reforçados com fibra de vidro (Figura 3). De acordo com 
Wiebeck e Harada (2005), os primeiros testes com este tipo de fibra 
começaram na década de 1940. São materiais de relativo baixo custo em 
relação a outros compósitos poliméricos reforçados com fibras, além 
de possuir propriedades que atendem diversostipos de aplicações. 
Entre as propriedades de destaque, os autores citam o baixo coeficiente 
de dilatação térmica, razoável resistência ao impacto, flexibilidade de 
conformação e elevada resistência à tração. Importante destacar que 
essas propriedades são dependentes do tipo de fibra de vidro escolhido.
Figura 3 – Textura de fibra de vidro em matriz polimérica
Fonte: wimammoth/iStock.com.
Outro compósito com certo grau de utilização é o compósito reforçado 
com fibras de carbono. As fibras de carbono são obtidas por meio 
do processo de pirólise (espécie de queima) de polímeros como a 
49
poliacrilonitrila (PAN). As fibras de carbono utilizadas como reforço 
neste caso devem possuir estrutura grafítica tridimensional, que 
possuem módulo de resistência elevado, resistência à fadiga, resistência 
térmica e estabilidade dimensional. (WIEBECK; HARADA, 2005). Uma 
das características marcantes desse material é que ele possui elevada 
resistência mecânica com baixa densidade, o que permite produzir 
objetos e equipamentos leves, como bicicletas de alta performance, 
como a mostrada na Figura 4.
Figura 4 – Bicicleta de alta performance com quadro produzido em fibra 
de carbono
Fonte: IlexImageh/iStock.com. 
Outras fibras poliméricas utilizadas como reforço são as aramidas, 
como o Kevlar®, que é o nome comercial de uma das mais conhecidas, 
produzidas pela DuPont®. Polietileno de ultra alto molecular também 
pode ser utilizado como fibras poliméricas de reforço. O negro de 
fumo, cuja composição química é o carbono, também é composto 
utilizado como reforço para matrizes poliméricas. Um dos exemplos 
clássicos de aplicação do negro de fumo é em pneus. A Figura 5 mostra 
a micrografia obtida por microscopia eletrônica de transmissão (MET) 
de uma borracha sintética reforçada com partículas de negro de fumo 
(CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2016).
50
Figura 5 – Micrografia de borracha sintética reforçada com partículas de 
negro de fumo (ampliação de 80.000 vezes)
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 586)
3. Blendas poliméricas – Estruturas e propriedades
Conforme já mencionado neste texto, blendas poliméricas são misturas 
físicas ou mecânicas de dois ou mais polímeros, em que a única 
interação entre as cadeias poliméricas sejam interações secundárias, ou 
seja, não existe ligações químicas como uma ligação covalente entre as 
macromoléculas (WIEBECK; HARADA, 2005).
Como descrito em Matroniani (2015), misturar polímeros é uma 
forma prática para a obtenção de propriedades desejáveis. A 
partir de sistemas poliméricos, pode-se obter materiais com alta 
performance em propriedades mecânicas, térmicas, como resistência 
ao impacto, tenacidade, estabilidade térmica, módulo de resistência 
51
alto, estabilidade dimensional, entre outras. As misturas poliméricas 
permitem também a redução do custo final do material quando são 
utilizados materiais de elevado custo com outros de baixo custo, como 
polímeros de última geração e polímeros commodities.
As propriedades desejáveis de uma blenda polimérica apenas 
são alcançadas quando esses sistemas poliméricos são formados 
por polímeros compatíveis, ou quando são utilizados agentes 
compatibilizantes, ou seja, que permitam que os polímeros constituintes 
da blenda possam serem compatíveis.
De acordo com Sperling (1998), o termo compatível é utilizado quando 
se tem, na combinação de dois ou mais polímeros, as propriedades 
desejadas alcançadas, e, juntamente com o termo miscível, trazem o 
conceito de completa solubilidade entre os componentes, como define 
a termodinâmica e os diagramas de fase. Deste modo, o termo imiscível 
refere-se à combinação sem mistura no nível molecular de dois ou mais 
polímeros.
Conforme a Termodinâmica Clássica, temos a Equação 1, relacionada 
à mistura:
M M MÄG =ÄH -TÄS (Eq. 1)
Onde MÄG é a variação da energia livre de mistura, MÄH é a entalpia de 
mistura e MTÄS é o produto entre a temperatura (em Kelvin) e a entropia 
de mistura.
O modelo de Flory-Huggins, como visto em Sperling (1998), é uma teoria 
comumente utilizada para prever a separação de fases em misturas 
de dois de polímeros, onde a energia livre de mistura é uma condição 
necessária, mas não suficiente para estabilidade de fases. Nesta teoria, 
estão envolvidos termos como temperatura, número de segmentos 
de cadeia e parâmetro de interação polímero-polímero (termo x ), 
relacionando-o com o calor de mistura, conforme mostra a Equação 2:
52
M
1
1 2
ÄHx =
kTN v (Eq. 2)
Onde os subscritos 1 e 2 correspondem a polímeros 1 e 2, k é a 
constante de Boltzmann, 1N é o número de meros de polímero 1 e v2 é a 
fração em volume do polímero 2.
A energia livre de mistura é dada pela Equação 3:
( )1 1 2 2 1 1 2ν ν χ ν∆ = + +MG kT N ln N ln N (Eq. 3)
Quando MG 0∆ > , ocorre espontaneamente a separação de fase 
(SPERLING, 1998, EASTWOOD et al., 2005). De acordo com os mesmos 
autores, o valor de 1x varia de -1 a +2. Desta forma, para valores 
negativos de 1x , os valores de MG∆ são negativos e as blendas são 
imiscíveis. Outra condição para que a blenda miscível é: 
2
2
2
G 0
v
 ∂ ∆
< ∂ 
. Para 
valores positivos de 1x , o sistema irá se separar.
Para melhorar a adesão entre interfaces entre os polímeros de 
uma blenda, e assim, torná-la miscível, podem ser adicionados 
também compatibilizantes, que podem ser copolímeros em bloco 
ou graftizado (EASTWOOD et al., 2005). Os copolímeros em bloco e 
os graftizados, possuem características que são compatíveis com os 
polímeros que formam a blenda. É como se uma parte da cadeia se 
ligasse a um polímero e a outra parte da cadeia se ligasse a outra, 
como uma cola.
Também é conhecido o fato de que misturas de polímeros amorfos 
têm a sua miscibilidade aumentada com a redução das suas massas 
molares. Cadeias mais curtas são mais miscíveis em outras fases, 
conforme Matroniani (2015), porque o ganho de entropia é maior que 
a perda de entalpia. De acordo com Sperling (1998), as terminações 
das cadeias poliméricas tendem a estar mais concentradas na 
interface do que os meios das cadeias. Além disso, moléculas 
53
mais curtas tendem a se localizar na interface. Se tivermos mais 
cadeias curtas, teremos um aumento da área de interface entre 
os componentes e a consequentemente diminuição da energia de 
interface.
Para caracterizar uma blenda polimérica, são utilizadas técnicas como 
a DSC (Calorimetria Diferencial de Varredura), MEV (Microscopia 
Eletrônica de Varredura), Microscopia Óptica, MET (Microscopia 
Eletrônica de Transmissão), dentre outras.
Análises por microscopia, principalmente a eletrônica, são muito 
úteis e trazem resultados importantes para o estudo das blendas 
poliméricas. O microscópio eletrônico de varredura utiliza uma 
espécie de feixe de elétrons para varrer a superfície do material 
analisado. As imagens obtidas aparecem em três dimensões.
No microscópio eletrônico de varredura, o feixe de elétrons varre 
uma área quadrada da superfície da amostra. Os elétrons emitidos, 
atingem um coletor e geram uma corrente elétrica, que é amplificada 
e a imagem é produzida. Como este microscópio trabalha com 
elétrons, é necessário que a superfície do material seja condutora. 
No caso dos polímeros, geralmente este é recoberto com ouro para 
ocorrer a condução e para evitar acúmulo de carga estática.
Diversos trabalhos, por exemplo, Sperling (1998), com blendas 
poliméricas, tiveram estudos de morfologia (de sua forma) por 
microscopia eletrônica de varredura. Esse tipo análise é muito útil 
para verificar a compatibilidade dos polímeros constituintes de 
uma blenda polimérica. Em uma blenda compatibilizada, as fases 
apresentam-se finamente dispersas, já em uma blenda imiscível, há 
uma separação bem definida das fases, conforme Figura 6 (miscível) e 
Figura 7 (imiscível).
54
Figura 6 – Micrografia de uma blenda miscível de poliestireno e polímero 
líquido-cristalino (ampliaçãode 25.000 vezes)
Fonte: Matroniani (2015, p. 62).
Figura 7 – Micrografia de uma blenda imiscível de poliestireno com 
polímero líquido-cristalino (ampliação de 10000 vezes)
Fonte: Matroniani (2015, p. 66).
55
PARA SABER MAIS
Sperling (1998) diz que, com a análise por calorimetria 
diferencial de varredura (DSC), é possível determinar a 
temperatura de transição vítrea de polímeros e também 
de uma mistura de polímeros e saber se eles apresentam 
compatibilidade ou não. Para isso, é necessário confrontar 
os valores das temperaturas de transição vítrea dos 
componentes individuais e da blenda, e, assim, analisar a 
miscibilidade.
Uma blenda totalmente miscível apresentará apenas uma temperatura 
de transição vítrea, que pode ser calculada a partir de regras de misturas 
simples, como por exemplo, a Equação 4, de Fox-Flory:
 
1 2
g g 1 g 2
W W1
T T T
= +
 (Eq. 4)
Onde gT é a temperatura de transição vítrea da blenda, g 1T e g 2T são 
as temperaturas de transição vítrea do polímero 1 e do polímero 
2, respectivamente, e 1W e 2W são suas respectivas frações em 
massa. Se os polímeros não forem miscíveis, a blenda apresentará 
temperaturas separadas de cada um dos polímeros (Figura 8). Caso 
haja alguma miscibilidade, uma aproximação entre as gsT dos dois 
polímeros ocorrerá.
56
Figura 8 – Gráfico de análise DSC para uma mistura de dois polímeros, 
poliestireno e polímero líquido-cristalino imiscíveis
Fonte: Matroniani (2015, p. 73).
ASSIMILE
As propriedades de uma blenda polimérica apenas são 
alcançadas quando são formadas por polímeros que se 
misturam ou que apresentam compatibilidade entre si, ou 
seja, possuem um determinado grau de afinidade entre 
seus componentes. Dessa forma, pode-se obter melhoria 
nas propriedades mecânicas de um polímero menos 
resistente misturando o mesmo com um polímero mais 
resistente, e essa mistura deve ocorrer no nível molecular. 
As propriedades de uma blenda polimérica podem ser 
alcançadas com polímeros compatíveis. Para Sperling 
(1998), caso o sistema formado por esses polímeros 
não tenha compatibilidade, é necessário buscar meios 
de compatibilização para que as propriedades sejam 
alcançadas.
57
Concluindo o estudo sobre compósitos com polímeros e blendas 
poliméricas, é importante que fique claro a diferença entre os dois 
tipos de misturas. Apesar dos dois tipos misturarem materiais para a 
obtenção de propriedades desejadas, no caso dos compósitos, a mistura 
se restringe a uma mistura física, em que os componentes podem ser 
apenas polímeros ou polímeros e outro tipo de material. Já no caso de 
blendas poliméricas, para que esta exerça sua função, os polímeros 
devem possuir compatibilidade, que se restringe a forças de ligação 
secundárias entre as moléculas.
TEORIA EM PRÁTICA
Suponha que você é um engenheiro de desenvolvimento 
de produto de uma indústria de embalagens plásticas 
flexíveis, e precisa desenvolver uma embalagem conhecida 
como “embalagem metalizada”, que é composta de filme 
de polipropileno e filme de alumínio. Os dois materiais 
não possuem compatibilidade química entre si a ponto de 
ocorrer adesão entre eles. Para a produção desse filme, é 
utilizada uma máquina chamada de laminadora.
Considerando esta situação, responda às perguntas:
a. A junção do filme de polipropileno com o filme de 
alumínio produz uma blenda ou um compósito? 
Por quê? Lembre-se que você é o engenheiro de 
desenvolvimento de produto e deve saber termos 
técnicos para uma reunião ou conversa mais formal.
b. Como os materiais são incompatíveis, o que 
você propõe para unir o polipropileno ao 
alumínio? Explique.
58
c. Explique as aplicações de uma embalagem metalizada. 
Reflita sobre os compósitos presentes em nossa 
vida. Escreva um texto técnico acerca disso com pelo 
menos dez linhas.
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. Sobre materiais compósitos em geral, que são 
composições de dois materiais diferentes, assinale a 
única alternativa correta:
d. As propriedades finais de um compósito são iguais 
às propriedades dos componentes separados deste 
compósito.
e. As propriedades finais de um compósito devem 
ser melhores às propriedades dos componentes 
separados deste compósito.
f. Um material compósito é um material constituído por 
apenas uma fase.
g. A fase matriz em um compósito é responsável pelo 
reforço deste.
h. As propriedades de um material compósito são 
dependentes apenas da fase matriz.
2. Acerca do compósito de matriz polimérica reforçada com 
fibra de vidro, assinale a única alternativa correta:
a. A fase matriz e a fase dispersa são materiais 
poliméricos.
59
b. A fase matriz é constituída de material polimérico e 
tem a função de agregar as fibras de vidro.
c. É um material mais moderno e resistente que a fibra 
de carbono.
d. Agrega flexibilidade e resistência mecânica em um 
mesmo material.
e. A fase matriz e a fase dispersa são materiais 
cerâmicos.
3. Um sistema formado por dois polímeros compatíveis e 
totalmente miscíveis, conhecido como blenda polimérica, 
tem como característica marcante:
a. Uma separação visível de fases.
b. Duas temperaturas de transição vítrea.
c. Temperatura de transição vítrea única.
d. Ligações covalentes entre as cadeias dos polímeros 
constituintes.
e. Mistura física predominante.
Referências Bibliográficas
CALLISTER JR. W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais – Uma 
Introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
CANEVAROLO JR., S. V. Ciência dos Polímeros: um texto básico para tecnólogos e 
engenheiros. 2. ed, São Paulo: Editora Artiliber, 2006.
COWIE, J. M. G. Polymer: Chemistry and Physics of Modern Materials. London: 
Intertext Books. 2007.
EASTWOOD, E. et al. Methods to improve the properties of polymer mixtures: 
optimizing intermolecular interactions and compatibilization. Polymer, v. 46, p. 
3957–3970, 2005.
MANO, E. B. Polímeros Como Materiais de Engenharia. 2. ed, São Paulo: Editora 
Edgard Blucher,1994.
60
MANO, E. B.; MENDES, L. C. Introdução a Polímeros. 2. ed, São Paulo: Editora 
Edgard Blucher, 2004.
MATRONIANI, R. Misturas de poliestireno e poliéster líquido-cristalino. 2015. 
99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Departamento de Engenharia 
Metalúrgica e de Materiais, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São 
Paulo, 2015. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-
20072016-080450/pt-br.php. Acesso em: 19 nov. 2019.
SPERLING, L. H. Polymeric Multicomponent Materials, an Introduction. New 
York: John Wiley & Sons, INC, 1998.
WIEBECK, H.; HARADA, J. Plásticos de Engenharia. São Paulo: Ed. Artliber, 2005.
Gabarito
Questão 1–Resposta B
Resolução: a ideia da engenharia de compósitos é criar materiais 
que possuam propriedades melhores que as propriedades dos 
materiais constituintes.
Questão 2–Resposta B
Resolução: a matriz polimérica em um compósito de fibra 
de vidro possui a função de agregar as fibras de vidro e dar a 
forma desejada.
Questão 3–Resposta: C
Resolução: am um sistema polimérico totalmente miscível, 
a temperatura de transição vítrea é única, e fica entre as 
temperaturas de transição vítreas dos polímeros constituintes.
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-20072016-080450/pt-br.php
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-20072016-080450/pt-br.php
Propriedades mecânicas dos 
materiais poliméricos. Física 
de polímeros (mecanismos de 
deformação plástica e de fratura 
de polímeros)
Autor: Renato Matroniani
Objetivos
• Estudar comportamento mecânico dos materiais 
poliméricos.
• Estudar a influência das características dos 
polímeros em suas propriedades mecânicas.
• Estudar os mecanismos de deformação plástica e de 
fratura de polímeros.
62
1. Propriedades mecânicas dos materiais 
poliméricos
Dentro da Engenharia de Materiais existe uma busca incessante por 
resistência mecânica elevada com baixa densidade. Muitos materiais vêm 
sendo desenvolvidos com esse objetivo. A finalidadeé o uso de menor 
quantidade de material e, dependendo da aplicação, menores gastos com 
combustíveis e facilidades construtivas.
De acordo com Padilha (2000), o comportamento mecânico dos materiais 
poliméricos não é uniforme. Materiais termorrígidos ou termoplásticos 
amorfos que estão trabalhando a uma temperatura abaixo de sua 
temperatura de transição vítrea, possuem comportamento frágil 
semelhante ao comportamento frágil de um material cerâmico. Já materiais 
semicristalinos trabalhando acima de sua temperatura de transição vítrea 
possuem comportamento semelhante a um metal dúctil. Todas essas 
comparações não levam em conta a ordem de grandeza dos valores dos 
limites de resistência, que apresentam diferenças perceptíveis entre os 
materiais.
Os materiais poliméricos elastoméricos possuem comportamento 
mecânico atípico, muito diferente do que se espera de um material (seja 
ele um polímero comum, metal ou uma cerâmica) dúctil ou frágil, como diz 
Padilha (2000).
Em um ensaio de tração de um material, um dos ensaios mais comuns para 
medir propriedades mecânicas é gerado um gráfico, em que nas ordenadas 
temos a tensão aplicada e nas abcissas temos a deformação. Materiais 
frágeis não apresentam, de forma geral, limite de escoamento. O gráfico 
de um material frágil é uma reta inclinada. Já um material dúctil, o gráfico 
obtido do ensaio de tração apresenta a região elástica, uma reta, com certa 
inclinação, e região plástica, em que a deformação não é mais proporcional 
à tensão. Entre a região elástica e a região plástica, como descreve Padilha 
(2000), existe um ponto cujo valor da tensão é conhecido como limite 
63
de escoamento. A Figura 1 mostra, esquematicamente, como funciona 
uma máquina de ensaio de tração, e a Figura 2 mostra o comportamento 
mecânico dos materiais poliméricos em uma máquina de ensaio de tração.
Figura 1 – Representação esquemática da máquina de ensaio de tração
Fonte: Padilha (2000, p. 239).
Figura 2 – Comportamento tensão versus deformação para diferentes 
tipos de polímeros
Fonte: Padilha (2000, p. 261).
64
Uma análise mais detalhada do comportamento no carregamento em 
tração de polímeros dúcteis, demonstra que os mesmos apresentam 
um ponto máximo de tensão, que é o limite entre a zona elástica e a 
zona plástica. A partir deste ponto, as cadeias começam a se alinhar, 
o que torna o material mais resistente à deformação (CALLISTER JR.; 
RETHWISCH, 2016). Os polímeros transparentes e translúcidos, quando 
carregados dessa forma, apresentam-se esbranquiçados na região 
de empescoçamento do corpo de prova, resultado da orientação 
das cadeias.
A Figura 3 mostra a curva tensão versus a deformação de um polímero 
dúctil semicristalino, com a formação do empescoçamento.
Figura 3 – Curva tensão versus deformação de um polímero 
semicristalino
Fonte: Padilha (2000, p. 262)
O comportamento mecânico dos polímeros também é sensível à 
temperatura. De acordo com Canevarolo Jr. (2006), dependendo da 
temperatura de trabalho ou de ensaio, um polímero passa de um 
comportamento frágil para um comportamento dúctil. O aumento da 
temperatura de um polímero como o polimetil metacrilato diminui 
o módulo de elasticidade (ou seja, ele se torna menos rígido), reduz 
65
a resistência à tração e melhora o comportamento dúctil (CALLISTER 
JR.; RETHWISCH, 2016), conforme mostra a Figura 4. A razão desse 
comportamento é explicado pelo aumento da mobilidade das cadeias 
poliméricas com o aumento da temperatura.
Figura 4 – Comportamento de um polímero em tração em função da 
temperatura
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 533).
Ainda segundo Canevarolo Jr. (2006), o comportamento viscoelástico dos 
polímeros é diretamente afetado por parâmetros como temperatura, como 
visto anteriormente e também do tempo. Dependendo do tempo, ou mais 
precisamente, da taxa de deformação, teremos comportamentos diferentes 
na curva tensão versus deformação. De forma geral, quanto maior a taxa 
de deformação, maior será o módulo de elasticidade. A Figura 5 mostra 
esse comportamento para uma resina epóxi solicitada a diferentes taxas de 
deformação, indicadas no próprio gráfico.
O comportamento mecânico dos polímeros, também apresenta diferenças 
quando a solicitação é por compressão, em comparação com as solicitações 
por tração. De acordo com Canevarolo Jr. (2006), um poliestireno ensaiado 
66
sob compressão apresenta curva característica de um material dúctil, pois 
na compressão os defeitos e falhas se reduzem, ao contrário do ensaio 
de tração para o mesmo material, onde os defeitos aumentam. A figura 
mostra, esquematicamente, as curvas tensão versus deformação para um 
poliestireno ensaiado sob tração e compressão.
Figura 5 – Comportamento mecânico sob tração de um polímero em 
diferentes taxas de deformação
Fonte: Canevarolo Jr. (2006, p. 207).
Figura 6 – Curvas tensão versus deformação para ensaios de tração e 
compressão de um poliestireno
Fonte: Canevarolo Jr. (2006, p. 205).
67
Como podemos ler em Canevarolo Jr. (2006), o estudo do 
comportamento dos polímeros solicitados ao impacto, também é 
de grande importância, pois a medida de resistência ao impacto é 
parâmetro que deve ser levado em consideração em muitos casos de 
projetos. Segundo o mesmo autor, nos casos de seleção de materiais 
resistentes ao impacto, o parâmetro considerado é a energia de 
impacto. A energia de impacto pode ser medida por meio do teste de 
impacto Izod e Charpy, segundo Padilha (2000). Os ensaios Izod e Charpy 
são bem parecidos, e consistem em liberar um pêndulo balanceado de 
uma altura h, e atinge uma amostra que está fixa na base. A amostra 
possui formato de barra, com entalhe em formato de “V”. O pêndulo, 
então, é liberado, atinge a amostra, fratura a mesma amostra e continua 
seu trajeto até uma altura h. A energia absorvida no impacto é medida 
a partir da diferença entre as alturas h e h’. A Figura 7 demonstra como 
funciona o ensaio de impacto.
Figura 7 – Representação esquemática do ensaio de impacto
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 245).
68
2. Influência das características dos polímeros em 
suas propriedades mecânicas
Conforme mencionado por Padilha (2000), o comportamento mecânico 
dos polímeros não é uniforme, se considerarmos todo esse grande 
grupo de materiais. Os parâmetros de ensaios, descritos por Canevarolo 
Jr. (2006), possuem grande influência, porém, outros também interferem 
em suas propriedades mecânicas, são eles:
• Temperatura de fusão e de transição vítrea: as temperaturas 
de transição dos polímeros são dependentes de sua estrutura 
química, além de outros parâmetros, como arranjo espacial e 
tamanho da cadeia. Quando a temperatura de transição vítrea de 
um polímero está acima da temperatura ambiente, os módulos 
de elasticidade desse polímero devem variar entre 1 e 10 GPa. 
Quando a temperatura de transição vítrea estiver abaixo da 
temperatura ambiente, o comportamento do polímero, sendo ele 
amorfo, será como de uma borracha, e seu módulo de elasticidade 
ficará entre 1 e 10 MPa. 
 
Quando o polímero é semicristalino, se a temperatura ambiente 
estiver entre a temperatura de transição vítrea e a temperatura 
de fusão, o módulo de elasticidade apresentará também valores 
intermediários.
• Grau de cristalinidade: o módulo de elasticidade, a tensão de 
escoamento e a dureza aumenta à medida que aumenta o grau de 
cristalinidade de um polímero. Isso pode ser facilmente entendido 
que, à medida que o grau de cristalinidade cresce, as cadeias 
estão mais compactadas, o que aumenta também a densidade, 
se compararmos o mesmo polímero. O Quadro 1 mostra algumas 
propriedades mecânicas de um polietileno (PE) com graus de 
cristalinidade e densidade diferentes.
69
Quadro 1 – Variação das propriedades mecânicas de diferentes 
polietilenos
Propriedade PE 1 PE 2 PE 3
Densidade 0,910-0,925 0,926-0,940 0,941-0,965
Resistência à tração 4,1 – 15,9 8,3 – 24,1 21,4 – 37,9
Módulo de flexão 0,05 – 0,41 0,41 – 0,730,69 – 1,8
Dureza (Rockwell D) 41 – 48 50 – 60 60 – 70
Fonte: adaptado de Canevarolo Jr. (2006, p. 209).
• Massa molar: de forma geral, o aumento da massa molar 
aumenta o entrelaçamento das cadeias, o que aumenta, também, 
a tenacidade do polímero. Por outro lado, a cristalinidade e a 
densidade, tendem a diminuir, o que reduz também o módulo de 
elasticidade e aumenta o alongamento.
• Plastificantes: a adição de plastificantes reduz a sua dureza, e 
consequentemente, altera o seu comportamento mecânico. 
Segundo Canevarolo Jr. (2006), a adição de plastificantes em PVC 
pode reduzir a temperatura de transição vítrea de 80 °C para até 
-30 °C, com a adição de 50% de plastificante. Os plastificantes 
são comumente utilizados neste tipo de polímero, para obter 
cabos e filmes.
• Copolimerização: a adição de comonômeros altera as 
propriedades mecânicas de um polímero na medida em que 
são incorporadas as características mecânicas do mesmo. A 
70
borracha de estireno butadieno (SBR) é um copolímero formado 
por estireno e butadieno. O butadieno altera as características 
do estireno, deixando-o mais flexível, ao passo que o estireno 
aumenta a resistência à abrasão do butadieno.
• Compósitos com fibras: a adição de fibras em uma matriz 
polimérica é um processo muito utilizado comercialmente, com a 
finalidade de aumentar a resistência mecânica dos polímeros. As 
fibras comumente utilizadas como reforço em polímeros são as de 
vidro, as de carbono e as aramidas.
Concluindo o estudo sobre as propriedades mecânicas dos polímeros, 
é interessante reforçar que se trata de uma classe de materiais com 
grande variabilidade nas propriedades mecânicas. O Quadro 2, mostra 
as características mecânicas de polímeros comumente utilizados 
comercialmente, trabalhando à temperatura ambiente (CALLISTER JR.; 
RETHWISCH, 2016).
Quadro 2 – Características mecânicas de alguns polímeros comerciais à 
temperatura ambiente
Material Densidade 
Módulo 
de tração 
Limite de 
resistência 
à tração 
Limite de 
escoamento
Alongamento 
na fratura 
Polietileno de 
baixa densidade
0,917 – 0,932 0,17 – 0,28 8,3 – 31,4 9,0 – 14,5 100 – 650
Polietileno de 
alta densidade
0,952 – 0,965 1,06 – 1,09 22,1 – 31,0 26,2 – 33,1 10 – 1200
Policloreto 
de vinila
1,30 – 1,50 2,4 – 4,1 40,7 – 51,7 40,7 – 44,8 40 – 80
Politetrafluoretileno 2,14 – 2,20 0,40 – 0,55 20,7 – 34,5 – 200 – 400 
Polipropileno 0,90 – 0,91 1,14 – 1,55 31 – 41,4 31,0 – 37,2 100 – 600
( 𝑔𝑔𝑐𝑐𝑚𝑚3) 
71
Poliestireno 1,04 – 1,05 2,28 – 3,28 35,9 – 51,7 – 1,2 – 2,5
Polimetilmetacrilato 1,17 – 1,20 2,24 – 3,24 48,3 – 72,4 53,8 – 73,1 2,0 – 5,5
Fenol-formaldeído 1,24 – 1,32 2,76 – 4,83 34,5 – 62,1 – 1,5 – 2,0
Poliamida 6,6 1,13 – 1,15 1,58 – 3,80 75,9 – 94,5 44,8 – 82,8 15 – 300
Poliéster (PET) 1,29 – 1,40 2,8 – 4,1 48,3 – 72,4 59,3 30 – 300
Policarbonato 1,20 2,38 62,8 – 72,4 62,1 110–150
Fonte: adaptado de Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 532).
ASSIMILE
As propriedades mecânicas dos polímeros variam de um 
tipo para outro, devido à sua estrutura química. Observando 
o Quadro 2, nota-se que para um mesmo polímero, temos 
uma faixa de valores em cada propriedade. A poliamida 6,6, 
conhecida comercialmente como Nylon® 6,6, por exemplo, 
pode apresentar alongamento na fratura de 15 a 300%. Essa 
grande variação para um mesmo tipo de material, pode ser 
resultado do histórico de fabricação, do tratamento térmico 
utilizado, se aplicável, do tamanho e distribuição estatística das 
cadeias poliméricas, dentre outros fatores.
3. Mecanismos de deformação plástica 
de polímeros
Os materiais, em geral, sofrem basicamente dois tipos de deformação: 
a elástica e a plástica. No caso dos polímeros, a deformação elástica 
ocorre pelo mecanismo de alongamento das cadeias, a partir das 
72
suas conformações estáveis, na direção em que está sendo aplicada a 
deformação, até o estiramento das ligações covalentes entre os átomos 
da macromolécula. Já na deformação plástica, as regiões lamelares 
(regiões cristalinas, organizadas, de um polímero semicristalino) e as 
regiões amorfas, que ficam entre as lamelas, com a aplicação da tensão, 
sofrem a seguinte sequência de deformação, apresentada na Figura 8 
(CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2016):
a. As regiões amorfas se alinham na direção do carregamento.
b. As lamelas se alinham na direção do carregamento.
c. Ocorre a separação de blocos cristalinos (e lamelas), porém 
esses blocos continuam presos uns aos outros pelas ligações 
das cadeias.
d. Os blocos e as cadeias de ligação se orientam na direção 
da tração.
Figura 8 – Sequência da deformação plástica de um polímero 
semicristalino
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 542).
Com a remoção da tensão e dependendo da temperatura do 
tratamento térmico, as estruturas cristalinas, como as lamelas e os 
esferulitos, podem retornar à estrutura anterior à deformação, com seu 
encolhimento.
73
4. Mecanismos de fratura de polímeros
Os polímeros, quando comparados aos metais e às cerâmicas, 
apresentam resistência inferior à fratura. Polímeros termofixos, de 
forma geral, apresentam fratura frágil. Já os polímeros termoplásticos, 
podem apresentar tanto fraturas dúcteis quanto fraturas frágeis, sendo 
o principal fator a temperatura e transição dúctil-frágil comparada com 
a temperatura de trabalho. Basicamente, a fratura ocorre em locais do 
material polimérico onde há concentração de tensões, como as trincas, 
como ocorrem nos materiais metálicos. Mesmo materiais dúcteis, nestes 
locais, passam a ter comportamento frágil, o que favorece a propagação 
da trinca, e, portanto, a fratura do material.
• Mecanismo de fratura frágil: de acordo com Canevarolo Jr. (2006), 
a teoria da fratura frágil foi desenvolvida por Griffith, e envolve 
menos variáveis do que a fratura dúctil. Essa teoria é baseada na 
capacidade de propagação da trinca em crescimento, a partir de 
uma falha do material, o que leva à sua ruptura.
• Mecanismo de fratura dúctil: muito mais difícil de ser quantificado, 
por envolver mais etapas e mais variáveis do que a fratura frágil. 
A partir da aplicação da tensão, ocorre o escoamento e orientação 
das moléculas, até o ponto que começa a ocorrer a ruptura. Dois 
mecanismos são responsáveis, basicamente, pela fratura dúctil: 
bandas de cisalhamento e formação de trinca:
• Bandas de cisalhamento: mecanismo onde há distorção do 
material sem alteração de volume.
• Crazing: consiste no escoamento localizado associado ao 
início de fratura. Quando é aplicada a tensão, formam-
se microvazios que se mantêm (não aumentam) devido 
às moléculas que estão orientadas em razão das tensões 
74
aplicadas, formando, assim, pontes fibrilares, como mostrado 
na Figura 9. Conforme explica Canevarolo Jr. (2006):
[...] ao invés de os buracos coalescerem para formar uma 
trinca verdadeira, eles são estabilizados por fibrilas de 
material polimérico orientado, evitando seu aumento. As 
microfissuras são as regiões onde ocorrem interpenetração 
dos buracos e das fibrilas, sendo essa estrutura capaz de 
sustentar tensões (esse fato distingue as fissuras crazes 
das trincas cracks). As fibrilas têm diâmetro da ordem de 
10 a 40 nm, e estão dispersas em caridades de 10 a 20 
nm de diâmetro. A grande facilidade com que os líquidos 
penetram nessa estrutura indica que os buracos devem 
estar interconectados. As fissuras recém-formadas contêm 
entre 40 a 60% de polímero em volume. A composição da 
fissura não é fixa: a densidade aumenta durante o tempo de 
armazenamento a temperatura ambiente, e diminui ao aplicar 
a tensão do tipo tração. (CANEVAROLO JR., 2006, p. 203)
Figura 9 – Representação esquemática das pontes fibrilares, microvazios 
e do processo de formação de uma trinca durante uma fratura dúctil
Fonte: Hearle (1982 apud CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2016, p. 538).
75
PARA SABER MAIS
De acordo com Callister Jr. e Rethwisch (2016), o estudo da 
mecânica da fratura em Ciência e Engenharia dos Materiais, 
muito aplicadoaos materiais metálicos, também se aplica 
aos materiais poliméricos, que possuem comportamento 
frágil ou quase frágil. Conforme mencionado, polímeros 
com comportamento dúctil possuem mecanismos mais 
complexos e não podem ser previstos por equações que 
envolvam apenas tamanhos de trinca, por exemplo.
TEORIA EM PRÁTICA
Suponha que você é um engenheiro de desenvolvimento de 
produto de uma indústria fornecedora de peças plásticas 
para uma importante indústria de geladeiras e precisa 
desenvolver placas que servirão como base de prateleiras 
dessas geladeiras e freezeres. Com base nessa situação:
a. Procure na literatura indicada nas referências 
bibliográficas quais matériais poliméricos seriam 
ideais para tais aplicações.
b. Liste esses materiais e a propriedade mecânica que 
deve ser levada em consideração para a aplicação 
que você está desenvolvendo. Explique o porquê de 
tais escolhas.
c. A partir da lista, escolha um dos polímeros e 
argumente mais fortemente a escolha final 
deste polímero (custo, propriedades mecânicas 
específicas, etc.).
76
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. Um dos ensaios mecânicos mais comuns para análise de 
materiais é o ensaio de tração, de onde se obtém a curva 
tensão versus deformação. Sobre o formato da curva 
tensão versus deformação para um polímero dúctil, 
assinale a única alternativa correta:
a. Se assemelha à curva tensão versus deformação de 
um metal frágil.
b. Se assemelha à curva tensão versus deformação de 
um metal dúctil.
c. Se assemelha à curva tensão versus deformação de 
uma cerâmica.
d. Se assemelha à curva tensão versus deformação de 
uma borracha.
e. Se assemelha à curva tensão versus deformação de 
um polímero frágil.
2. O módulo de elasticidade é obtido a partir da curva 
tensão versus deformação, na região elástica, por meio 
do cálculo de sua inclinação. Essa inclinação pode 
variar dependendo da temperatura de trabalho de 
um polímero. Com relação ao módulo de elasticidade 
e temperatura de um polímero, assinale a única 
alternativa correta:
a. O módulo de elasticidade decresce com a diminuição 
da temperatura de trabalho do polímero, pois ele se 
torna mais dúctil.
b. O módulo de elasticidade decresce com o aumento 
da temperatura de trabalho do polímero, pois ele se 
torna mais dúctil.
77
c. O módulo de elasticidade decresce com o aumento 
da temperatura de trabalho do polímero, pois ele se 
torna mais frágil.
d. O módulo de elasticidade cresce com o aumento da 
temperatura de trabalho do polímero, pois ele se 
torna mais dúctil.
e. O módulo de elasticidade decresce com a diminuição 
da temperatura de trabalho do polímero, pois ele se 
torna mais frágil.
3. Um polímero, dependendo de suas características 
relacionadas à sua estrutura molecular e temperatura 
de trabalho, pode apresentar comportamento dúctil ou 
frágil, que definirá a forma de fratura deste polímero. 
Acerca dos mecanismos de fratura de um polímero, 
assinale a única alternativa correta:
a. A fratura frágil de um polímero envolve a formação 
de pequenos buracos no material que crescem e 
fraturam o material.
b. A fratura dúctil de um polímero envolve a formação 
de pequenos buracos no material que crescem e 
fraturam o material.
c. A fratura dúctil de um polímero envolve a formação 
de pequenos buracos no material que não crescem 
devido às fibrilas formadas por cadeias orientadas.
d. A fratura frágil de um polímero envolve a formação 
de pequenos buracos no material que não crescem 
devido às fibrilas formadas por cadeias orientadas.
e. A fratura frágil de um polímero envolve a formação de 
pequenos buracos no material que crescem devido às 
fibrilas formadas por cadeias orientadas.
78
Referências Bibliográficas
CALLISTER JR.; W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais – Uma 
Introdução. 9. ed. 2016.
CANEVAROLO JR., S. V. Ciência dos Polímeros. Um Texto Básico Para Tecnólogos 
e Engenheiros. 2. ed. São Paulo: Editora Artiliber, 2006.
COWIE, J. M. G. Polymer: Chemistry and Physics of Modern Materials. Intertext 
Books. 2007.
HEARLE, J. W. S. Polymers and Their Properties, Fundamentals of Structure and 
Mechanics. Chichester, West Sussex, v. 1, 1982.
MANO, E. B. Polímeros Como Materiais de Engenharia. 2. ed. São Paulo: Edgard 
Blucher, 1994.
MANO, E. B.; MENDES, L. C. Introdução A Polímeros. 2. ed. São Paulo: Edgard 
Blucher, 2004.
PADILHA, A. F. Materiais para Engenharia: Microestrutura e Propriedades. Hemus 
Editora, 2000.
WIEBECK, H.; HARADA, J. Plásticos de Engenharia. São Paulo: Ed. Artliber, 2005.
Gabarito
Questão 1–Resposta B
Resolução: apesar de os valores de tensão e deformação 
possuírem diferenças relevantes, o formato da curva tensão versus 
deformação de um polímero dúctil é semelhante à curva de um 
metal dúctil, com sua região elástica, limite de escoamento e 
região plástica.
Questão 2–Resposta B
Resolução: com o aumento da temperatura de trabalho de um 
polímero, ele se torna mais dúctil devido à maior mobilidade das 
moléculas, o que reduz o módulo de elasticidade.
Questão 3–Resposta: C
79
Resolução: o processo de fratura dúctil por mecanismo de crazing 
(fissuramento) envolve a formação de pequenos buracos que não 
aumentam de tamanho no início do processo devido às pontes 
formadas pelo conjunto de moléculas alinhadas devido à tensão.
Aditivação em polímeros. Tipos de 
aditivos e funções.
Autor: Renato Matroniani
Objetivos
• Estudar a importância da aditivação em materiais 
poliméricos.
• Estudar os tipos de aditivos utilizados em polímeros.
• Compreender a função de cada tipo de aditivo.
81
1. Introdução à aditivação em materiais 
poliméricos
De acordo com Rabello (2000), os aditivos exercem uma importante 
função na ampliação da faixa de utilização dos materiais poliméricos. 
A modificação de um polímero pode ser feita por meio de 
copolimerização, da produção de uma blenda ou de um compósito, 
mas também por meio da utilização de aditivos, que, nesse caso, 
se torna um composto polimérico, diferentemente do compósito 
polimérico. A utilização de aditivos pode ser feita, de acordo com a 
finalidade, desde o processo de polimerização até à produção da peça 
ou artefato polimérico para o consumidor final.
Ainda segundo Rabello (2000), os aditivos precisam apresentar as 
seguintes características:
• Serem eficientes, para que se possa utilizar o mínimo possível 
do produto, diminuindo a probabilidade de o mesmo interagir 
com outras substâncias constituintes do produto.
• Serem termicamente estáveis na temperatura de 
processamento do polímero base.
• Possuírem boa dispersão nas misturas.
• Não migrar ou migrar quando desejável. A migração de 
um aditivo pode ser definida como a separação deste do 
material no qual o mesmo foi adicionado. Isso pode ocorrer 
pois os aditivos possuem baixo peso molecular. Ela pode ser 
indesejável, quando causa problemas nas propriedades dos 
materiais, inclusive propriedades ópticas, mas também podem 
ser desejáveis, como é o caso dos aditivos antiestéticos.
82
• Serem estáveis em longos tempos de processamento.
• Não serem tóxicos, principalmente se forem utilizados com 
alimentos, medicamentos e outras aplicações críticas. Também 
não podem alterar o gosto e o odor de alimentos.
• Não reduzir as propriedades dos polímeros. Dependendo da 
quantidade utilizada, o aditivo pode alterar de forma negativa 
a propriedade do polímero, por exemplo, a redução da 
resistência mecânica.
• Serem viáveis economicamente, ou seja, o uso não deve 
encarecer significativamente o produto final.
De forma geral, entende-se que a utilização dos aditivos em 
polímeros modifica e os torna mais úteis para determinada aplicação, 
conforme mencionado por Callister Jr. e Rethwisch (2016):
Muitas vezes, entretanto, torna-se necessário modificar as 
propriedades mecânicas, químicas e físicas em um nível muito superior 
ao que é possível através de uma simples alteração dessa estrutura 
molecular fundamental. Substâncias exógenas, chamadas aditivos,são introduzidas intencionalmente para melhorar ou modificar muitas 
dessas propriedades e, dessa forma, tornar um polímero mais útil para 
determinado serviço. (CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2016, p. 565)
Como exemplo, Broda et al. (2007), em seus estudos, utilizaram 
aditivos com o objetivo de modificar as propriedades das fibras de 
polipropileno (PP), como retardadores de chama e pigmentos. Esses 
aditivos, além de trazer as propriedades esperadas, também atuaram 
na nucleação (formação de núcleos para a cristalização do polímero) 
e em sua viscosidade.
83
2. Tipos de aditivos utilizados em polímeros e 
suas funções
Basicamente, os polímeros podem ser aditivados com os seguintes tipos 
de substâncias (RABELLO, 2000; CALLISTER Jr.; RETHWISCH, 2016), de 
acordo com a necessidade da aplicação (Figura 1):
Figura 1 – Principais tipos de aditivos para polímeros
 
Plastificantes Estabilizantes e antioxidantes Antiestáticos Nucleantes
Cargas ou 
Enchimentos Pigmentos
Retardantes de 
Chama
Modificadores de 
Impacto
Lubrificantes
Espumantes ou 
Agentes de 
Expansão
Fonte: elaborada pelo autor.
2.1 Aditivos plastificantes
Também conhecidos como plasticizantes (CALLISTER Jr.; RETHWISCH, 
2016), os aditivos plastificantes modificam a ductilidade, a flexibilidade 
e a tenacidade dos polímeros. Segundo Rabello (2000), eles também 
aumentam a processabilidade. Esse tipo de aditivo é constituído de 
pequenas moléculas que ficam localizadas entre as cadeias poliméricas, 
o que aumenta o espaçamento entre essas cadeias e consequentemente 
aumenta a sua mobilidade.
O policloreto de vinila (PVC) é um dos polímeros mais utilizados, depois 
do polipropileno e do polietileno (PE). A utilização deste polímero em 
84
sua forma rígida é muito comum na construção civil, como em condutos 
de água e acabamentos em portas e janelas, porém também é utilizado 
em sua forma flexível (TITOW, 2012). Uma das aplicações do PVC flexível 
é em filmes para embalar alimentos, bolsas para sangue, fitas isolantes 
e como recobrimento de cabos elétricos. Além disso, os materiais 
elastoméricos, como as borrachas, são grandes consumidores de 
plastificantes.
O estudo mais aprofundado do efeito dos plastificantes começou da 
década de 1930, e se desenvolveu ao longo do século XX. A partir desses 
estudos, foram desenvolvidas as seguintes teorias (MARTURANO et 
al., 2017):
• Teoria da lubricidade: esta teoria diz que o plastificante atrapalha 
as interações secundárias (forças de van der Waals) entre as 
cadeias poliméricas, o que resulta em uma redução da rigidez, 
gerando polímeros mais flexíveis e deformáveis.
• Teoria do gel: é uma teoria paralela à teoria da lubricidade. Esta 
teoria considera o aditivo plastificante como estando no estado 
gel, que é o estado intermediário entre o estado sólido e líquido. 
O aditivo nesse estado, possui fracas ligações com as cadeias 
poliméricas, que são facilmente quebradas com a aplicação de 
tensões externas no material.
• Teoria do volume livre: de acordo com essa teoria, o volume 
livre, que é gerado pela movimentação da cadeia principal de um 
polímero ou de grupos lateriais e terminais, é facilitado pela adição 
dos platificantes. E com maior possibilidade de movimentação das 
cadeias, maior flexibilidade o material irá apresentar.
• Teoria mecanicista da plastificação: esta teoria considera que a 
associação dos componentes é variável, e está relacionada com a 
quantidade de plastificante adicionado. Considera também que a 
85
interação entre as moléculas de plastificante pode ser maior que a 
interação entre o plastificante e o polímero para altas dosagens do 
aditivo, o que pode gerar um efeito contrário ao esperado.
Rabello (2000) propõe a seguinte classificação para os plastificantes, em 
que cada classe há um grande número de produtos comerciais:
• Ftálicos: compreende a maioria dos plastificantes utilizados. Possui 
grande afinidade com polímeros vinílicos. Exemplos: DOP (dioctil 
ftalato), DIOP (diisoctil ftalato) e DITP (diiso-tridecil ftalato).
• Trimetilatos: possuem composição química similar a dos 
plastificantes ftálicos, porém são menos voláteis e mais resistentes 
à extração com água.
• Epoxídicos: são plastificantes produzidos a partir de óleos 
vegetais epoxidados. Os oléos vegetais utilizados são obtidos 
da soja, linhaça ou de girassol. Segundo Rabello (2000), esses 
plastificantes são importantes na produção de PVC, pois 
também são estabilizantes térmicos e luz, além de poderem ser 
utilizados em aplicações onde há contato com alimentos ou em 
aplicações médicas.
• Poliméricos: são plastificantes de poliésteres termoplásticos 
lineares com pesos moleculares que podem chegar a 6.000. 
Quanto maior o peso molecular desses plastificantes, menor será a 
migração e a volatilização.
• Fosfatos: possuem efeito de retardadores de chama, são 
compatíveis com polímeros vinílicos e baixa volatilidade.
• Lineares: possuem baixa viscosidade, estáveis à luz e 
volatilidade elevada.
86
• Hidrocarbonetos: são plastificantes secundários associados a 
outros plastificantes utilizados. Como principal característica, 
seu uso possibilita a redução de custos e possuem efeito 
retardante de chama.
PARA SABER MAIS
Além de plastificantes sintéticos, existem os plastificantes 
baseados em produtos naturais, como óleos epoxidados 
de girassol e de outros vegetais (conforme já mencionado), 
além de polissacarídeos (como o amido, a pectina, a 
quitosana e a celulose), polióis (como o sorbitol e o xilitol). 
Os plastificantes obtidos de produtos naturais, conforme 
apontado por Marturano (2017), geralmente são utilizados 
para aplicações que exigem segurança para contato 
com alimentos, mas também podem ser utilizados em 
associação com plastificantes sintéticos. Estes, por sua vez, 
baseados em propilenoglicol, também são utilizados como 
plastificantes seguros para utilização com alimentos.
2.2 Aditivos estabilizantes e antioxidantes
Para Rabello (2000), os estabilizantes e antioxidantes, atuam 
retardando alguns fenômenos que podem ocorrer na degradação de 
polímeros, como:
• Quebra da cadeia principal.
• Reticulação das cadeias.
87
• Modificação da estrutura química, que pode trazer alteração de 
cor, e também alterações nas propriedades elétricas.
Esses fenômenos podem ocorrer devido a fatores físicos e químicos 
durante o processamento, e também durante o uso do produto 
polimérico. Os fatores ou as causas de degradação de um polímero 
podem ser os apresentados no Quadro 1.
Quadro 1 – Causas da degradação de um polímero
Causas físicas Causas químicas
Térmica Oxidação
Mecânica Hidrólise
Fotoquímica Ozonólise
Radiação de alta energia Acidólise
Fonte: adaptado de Rabello (2000, p. 31).
Os estabilizantes atuam para retardar a degradação do polímero da 
seguinte forma:
• Por absorção de raios ultravioleta no lugar do polímero principal.
• Por bloqueio superficial dos raios ultravioleta. O bloqueio ocorre 
por absorção ou reflexão deste comprimento de onda, na 
superfície do polímero.
• Por desativação de íons metálicos, que aceleram as reações de 
degradação do polímero.
• Por ação antioxidante, detalhada a seguir.
88
Os antioxidantes atuam inibindo ou retardando o processo de oxidação 
de um polímero. As substâncias utilizadas como antioxidantes podem 
ser aminas e fenóis, que possuem átomos de hidrogênio reativos. 
De acordo com Rabello (2000), existem dois grupos principais de 
antioxidantes:
• Antioxidantes primários: cedem íons de hidrogênio, que reagem 
com o oxigênio que poderia oxidar ou retirar o hidrogênio da 
cadeia polimérica.
• Antioxidantes secundários: destroem hidroperóxidos, que são um 
dos principais iniciadores de reações de oxidação.
ASSIMILE
Existem aplicações em que a degradação do polímero é 
desejável, como é o caso dos polímeros biodegradáveis 
ou fotodegradáveis, de acordo com Rabello (2000). Um 
exemplo de aplicação são os aceleradores de degradação 
do polietileno, utilizadocomo proteção em plantações 
agrícolas. Outras aplicações, são as embalagens e artefatos 
biodegradáveis, que se degradam pela atuação de agentes 
biológicos.
2.3 Aditivos antiestáticos
Os aditivos antiestáticos atuam modificando a resistência elétrica 
da superfície, permitindo uma dissipação mais eficiente de carga 
eletrostática. Isso é desejável em determinadas aplicações dos polímeros, 
que devido à sua característica isolante, acabam por acumular carga 
eletrostática durante o processamento e aplicação ou uso.
89
Os antiestáticos geralmente são incorporados antes ou durante o 
processamento do polímero. O agente antiestático migra, então, para 
a superfície do produto, deixando a parte hidrofílica de sua cadeia em 
contato com o ambiente, permitindo, assim, a adsorção de umidade do 
ambiente. A carga eletrostática é então eliminada através das moléculas 
do aditivo.
Para que o antiestático funcione adequadamente, é necessário que a 
umidade relativa do ambiente, em que o produto polimérico está sendo 
processado seja elevada, para permitir uma dissipação mais rápida das 
cargas eletrostáticas. Outra forma de auxiliar na dissipação dessas cargas 
é por meio da utilização de equipamentos ionizadores. A Figura 2, mostra 
a ação da umidade relativa do ar na resistividade de poliolefinas.
Figura 2 – Efeito da umidade relativa sobre a resistividade de poliolefinas
Fonte: Rabello (2000, p. 108).
ASSIMILE
Os plásticos, de forma geral, podem acumular cargas 
eletrostáticas, o que traz problemas em sua utilização, pois 
cagas eletrostáticas atraem poeira, podem gerar choque 
elétrico, gerar faíscas que causam explosões, dentre outras 
90
complicações e diminuição do desempenho do produto 
polimérico.
2.4 Aditivos nucleantes
Os polímeros não formam estruturas totalmente cristalinas, mas 
é possível aumentar o grau de cristalidade de um polímero com a 
utilização de agentes nucleantes. Aumentar o grau de cristalinidade, 
pode ser interessante para aplicações em que se exige uma maior 
resistência mecânica ou maior resistência química.
Para a cristalização de um polímero, é necessário, primeiramente, 
a formação do núcleo do cristal e na sequência o seu crescimento. 
A formação do núcleo ou nucleação, é um processo que pode ser 
homogêneo (sem agentes nucleantes, as cadeias espontaneamente se 
organizam a uma certa temperatura) ou heterogêneo (com a formação 
de cristais a partir de uma impureza, superfície ou agente nucleante). 
Para, Rabello (2000), a nucleação heterogênea é a que exige menor 
energia, ou seja, é mais favorável termodinamicamente.
Para que o aditivo nucleante funcione adequadamente, ele deve ser 
insolúvel no polímero, ter ponto de fusão maior do que o do polímero e 
deve estar bem disperso neste polímero. Ainda segundo Rabello (2000), 
esses nucleantes podem ser:
• Substâncias inorgânicas, como o talco, a sílica e a fibra de vidro.
• Compostos orgânicos, como certos pigmentos e sais de ácidos 
carboxílicos.
• Poliméricos, como alguns copolímeros de etileno/éster acrílico.
91
2.5 Cargas ou enchimentos
Cargas ou enchimentos são materiais sólidos que são incorporados 
aos polímeros com o objetivo de reduzir os custos e/ou aumentar 
sua resistência mecânica. Quando uma carga possui a função apenas 
de redução de custos, ela é chamada de carga inerte ou apenas de 
enchimento. Quando essa carga possui uma função ativa, ela é chamada 
de reforço. Essas cargas adicionadas ao polímero, para atuarem como 
um reforço ou apenas para enchê-lo, e que não se misturam com 
esse polímero, acaba por transformar o material em um compósito 
polimérico.
As cargas mais comuns utilizadas são o carbonato de cálcio, as argilas, 
a fibra de vidro, o talco e o negro de fumo. Segundo Callister Jr. e 
Rethwisch (2016), essas cargas podem possuir tamanhos que variam de 
10 nanômetros até dimensões macroscópicas.
2.6 Pigmentos
Por vezes também chamados de corantes (CALLISTER JR.; RETHWISCH, 
2016), os pigmentos são substâncias adicionadas ao polímero para 
lhe conferir cor, mas também podem interferir na opacidade desse 
polímero. Ainda segundo o autor, os pigmentos são materiais que não 
se dissolvem no polímero principal, pois se mantém como pequenas 
partículas. Os pigmentos também podem aumentar o brilho e melhorar 
a resistência à radiação violeta, conforme aponta Rabello (2000).
O Quadro 2 mostra os principais tipos de pigmentos e suas 
composições. Destes pigmentos, o dióxido de titânio e o negro de fumo 
são os mais utilizados na indústria, conferindo as cores branca e preta, 
respectivamente, aos materiais poliméricos.
92
Quadro 2 – Tipos de pigmentos e principais composições
Tipo de pigmento Composição
Inorgânicos
Dióxido de titânio.
Óxido de ferro.
Compostos de cádmio.
Amarelo de cromo.
Laranja de molibdato.
Orgânicos
Negro de fumo.
Azul de ftalocianina.
Vermelhos de origem orgânica.
Verde de ftalocianina.
Fonte: adaptado de Rabello (2000, p. 145).
Comercialmente, os pigmentos podem estar nas seguintes formas:
• Puros, em forma de pó, para incorporação ao polímero 
também em pó.
• Concentrados sólidos ou masterbatches, onde o polímero 
compatível é utilizado como veículo e onde o princípio ativo pode 
estar em concentrações variáveis, chegando a 70%.
93
• Concentrados líquidos, em que o veículo pode ser um plastificante 
ou um solvente.
2.7 Aditivos retardantes de chama
De acordo com Marturano et al. (2017), os polímeros em geral costumam 
ser inflamáveis. E essa característica que a maioria dos polímeros 
apresenta é uma preocupação constante, principalmente em indústria 
de eletrodutos, fios e revestimentos, tecidos e produtos infantis 
(CALLISTER JR.;RETHWISCH, 2016). Com a combustão de um polímero, 
as cadeias são quebradas e substâncias são lançadas na atmosfera. 
Muitas dessas substâncias podem ser tóxicas ou perigosas, por exemplo, 
o enxofre, o cloro e o flúor. Dessa forma, faz-se necessário, para 
determinadas aplicações, a utilização de retardantes de chama.
Os principais tipos de retardantes de chama, de acordo com Marturano 
et al. (2017), são:
• Halogenados: para esta aplicação, os compostos halogenados 
utilizam cloro e bromo. Outros halógenos não são utilizados. Os 
compostos halogenados utilizados como retardantes de chama 
apresentam ampla faixa de aplicação, são de baixo custo e são 
efetivos em seu propósito.
• Organo-fosforosos: os compostos organo-fosforosos são 
conhecidos como retardantes de chama formadores de cinzas, 
pois durante o processo de queima, é produzido ácido fosfórico, 
que reage e forma este produto carbonizado que protege o 
substrato polimérico.
• Inorgânicos: entre os compostos inorgânicos retardantes de 
chama, o mais utilizado é o hidróxido de alumínio, que durante 
o processo de queima, produz óxido de alumínio, que atua como 
protetor do substrato polimérico.
94
2.8 Aditivos modificadores de impacto
Os modificadores de impacto, em sua grande maioria, são compostos 
elastoméricos ou borrachosos, com temperatura de transição vítrea e 
módulo de elasticidade mais baixo do que o polímero onde esse aditivo 
será incorporado (MARTURANO et al., 2017).
Os modificadores de impacto podem ser incorporados ao polímero 
principal por meio de reações de polimerização (como o copolímero em 
bloco de acrilonitrila-butadieno-estireno) ou por adição de partículas 
compatíveis (como elastômeros ou compostos a base de butadieno).
A utilização de modificadores de impacto, é muito útil para melhorar as 
propriedades mecânicas de polímeros, que apresentam comportamento 
frágil em temperatura ambiente, como o poliestireno, ou polímeros que 
apresentam comportamento frágil em aplicações em que a temperatura 
de trabalho fica abaixo da temperatura de transição vítrea do polímero.
2.9 Aditivos lubrificantes
A função de um lubrificante é facilitar o processamento e a mistura 
de polímeros. Isso ocorre, pois, o lubrificante diminui a aderência do 
polímero no estado fundido ou já no estado solidificado coma superfície 
dos componentes da máquina por onde ele passa. A aderência do 
polímero com partes da máquina, como matrizes e moldes, pode gerar 
problemas de qualidade da peça, como fratura do fundido e dificuldades 
de desmoldagem.
De acordo com Rabello (2000), os lubrificantes possuem composição 
química de hidrocarbonetos ramificados ou hidrocarbonetos polares. Os 
principais tipos de lubrificantes, segundo o mesmo autor são os ácidos 
ou álcoois graxos, como o ácido esteárico e o álcool estearílico, e as 
amidas de ácidos graxos, como a oleamida.
95
Outros aditivos relacionados com os lubrificantes são os aditivos 
deslizantes, como a oleamida e a erucamida, que diminuem a fricção 
entre superfícies de filmes e chapas poliméricas; e também os agentes 
antibloqueio, que possuem em sua composição compostos inorgânicos, 
como a sílica e o calcário.
2.10 Aditivos espumantes ou agentes de expansão
Os aditivos espumantes ou agentes de expansão, são utilizados para 
a produção de polímeros expandidos e espumas. Esses polímeros 
são usados, principalmente, como isolantes térmicos e acústicos, mas 
também como absorvedores de impacto. Um exemplo clássico da 
aplicação de aditivos utilizados para expansão é com o poliestireno 
expandido, conhecido pelo nome comercial de Isopor® (Figura 3).
Figura 3 – Exemplo de placas de poliestireno expandido
Fonte: tanyss/iStock.com. 
Os agentes físicos utilizados para expansão, são compostos de baixo 
ponto de ebulição. Durante o processo de produção, na descompressão, 
esses compostos se volatilizam para formar a estrutura expandida do 
polímero, também chamada de células. Os gases comumente utilizados 
são o dióxido de carbono e o nitrogênio. Os agentes químicos utilizados 
96
para expansão se encontram na forma de pó, e que se decompõem 
durante o processamento, gerando – como um dos produtos da 
decomposição – um gás que expande o polímero. Como exemplos 
de agentes químicos temos a azodicarbonamida e o oxibenzeno 
sulfonidrazina.
Concluindo este estudo, observa-se a grande importância da 
utilização de aditivos na produção de artefatos poliméricos, pois estes 
permitem que esses polímeros adquiram propriedades necessárias 
para determinadas aplicações, além de reduzir custos de produção 
e aumentar a produtividade. No entanto, a escolha do aditivo deve 
ser feita com atenção, pois ele deve apresentar compatibilidade com 
o polímero, para que este não tenha suas propriedades (mecânicas, 
opticas, químicas) afetadas.
TEORIA EM PRÁTICA
Suponha que você é um engenheiro de desenvolvimento 
de produto de uma indústria de embalagens plásticas para 
açúcar refinado. É conhecido que a embalagem do açúcar 
refinado comum apresenta coloração branca. Com base 
nessa situação:
a. Quais aditivos devem constar na formulação de uma 
embalagem para essa finalidade?
b. Explique a finalidade de cada um dos aditivos 
utilizados nessa formulação.
c. Como se trata de uma embalagem para um produto 
alimentício, quais cuidados devem ser tomados na 
escolha desses aditivos? Explique.
97
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. Assinale a alternativa que indique o grupo de aditivos 
utilizado para melhorar o processo de produção de um 
artefato polimérico, evitando que o polímero fundido 
tenha adesão às paredes do equipamento:
a. Antiestáticos.
b. Lubrificantes.
c. Plastificantes.
d. Modificadores de impacto.
e. Nucleantes.
2. A importância da utilização de agentes nucleantes em 
determinadas aplicações é:
a. Reduzir o grau de cristalinidade e, assim, aumentar a 
resistência química de um polímero.
b. Aumentar o grau de cristalinidade e, assim, aumentar 
a resistência química de um polímero.
c. Aumentar o grau de cristalinidade e, assim, reduzir a 
resistência química de um polímero.
d. Aumentar o grau de cristalinidade e, assim, reduzir a 
resistência mecânica de um polímero.
e. Reduzir o grau de cristalinidade e, assim, aumentar a 
resistência mecânica de um polímero.
3. Assinale a alternativa que indique o grupo de aditivos 
utilizado para diminuir o módulo de elasticidade de um 
polímero e torná-lo, também, mais flexível:
a. Nucleantes.
98
b. Lubrificantes.
c. Antiestéticos.
d. Plastificantes.
e. Pigmentos.
Referências Bibliográficas
BRODA, J. et al. Supermolecular structure of polypropylene fibres modified by 
additives. 5th Central European Conference on Fibre-Grade Polymers. Chemical 
Fibres, Cracóvia (Polônia), v. 15, 2007.
CALLISTER JR. W. D., RETHWISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais – Uma 
Introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
COWIE, J.M.G. Polymer: Chemistry and Physics of Modern Materials. Boca Raton: 
CRC Press, Intertext Books, 2007.
MANO, E. B. Polímeros Como Materiais de Engenharia. 2. ed. São Paulo: Editora 
Edgard Blucher, 1994.
MANO, E. B.; MENDES, L. C. Introdução a Polímeros. 2. ed. São Paulo: Editora 
Edgard Blucher, 2004.
MARTURANO, V.; CERUTI, P., AMBROGI, V. Polymer additives. Physical Sciences 
Reviews, Berlim: Walter de Gruyter Ed., 2017.
RABELLO, M. Aditivação de Polímeros. 1. ed. São Paulo: Artliber – ABPol – 
Associação Brasileira de Polímeros, 2000.
TITOW M. PVC technology. Berlim: Springer Science & Business Media, 2012.
Gabarito
Questão 1–Resposta B
Resolução: os lubrificantes são utilizados como melhoradores de 
processo, pois reduzem a possibilidade de adesão do polímero que 
está em processo com as partes da máquina.
Questão 2–Resposta B
99
Resolução: o aumento do grau de cristalinidade aumenta a 
resistência química e melhora a resistência mecânica de polímeros 
semicristalinos.
Questão 3–Resposta: D
Resolução: os plastificantes são utilizados para aumentar o espaço 
entre as cadeias poliméricas, permitindo maior mobilidade, o 
que resulta em redução do módulo de elasticidade e aumento da 
flexibilidade do polímero.
Fundamentos dos processos 
de fabricação (obtenção) de 
materiais poliméricos (plásticos, 
elastômeros e compósitos 
poliméricos).
Autor: Renato Matroniani
Objetivos
• Estudar as principais formas de obtenção de 
materiais poliméricos.
• Estudar as matérias-primas utilizadas nos processos 
de fabricação de materiais poliméricos.
• Conhecer as características de cada um dos 
processos de fabricação.
• Conhecer os principais conceitos de compósitos com 
matrizes poliméricas.
101
1. Introdução à obtenção de materiais poliméricos
Os materiais poliméricos podem ser obtidos da natureza ou sintetizados. 
Exemplos de polímeros naturais são a celulose, a borracha natural e o 
amido. Já os polímeros sintéticos, são obtidos a partir da polimerização 
de substâncias derivadas principalmente do petróleo. A ideia inicial na 
produção de polímeros sintéticos era que apresentassem as mesmas 
propriedades dos polímeros naturais, como o início da produção de 
borrachas sintéticas por falta da borracha natural, após a Segunda 
Grande Guerra. Os polímeros sintéticos, apesar do processo de 
transformação por meio das indústrias petroquímicas, são mais viáveis 
economicamente do que a obtenção de polímeros naturais (SILVA; 
SILVA, 2003).
Os polímeros podem ser agrupados, conforme o meio de obtenção e a 
finalidade em (Figura 1):
Figura 1 – Divisão dos grupos de polímeros de acordo com sua origem e 
finalidade
 
Polímeros
Naturais Sintéticos
Termoplásticos
Termofixos
Elastômeros
Fonte: adaptado de Callister Jr. e Rethwisch (2016).
102
2. Matérias-primas utilizadas na obtenção 
de polímeros
De acordo com Canevarolo Jr. (2006), as principais fontes de matérias-
primas para a obtenção dos polímeros são:
• Produtos naturais: polímeros naturais podem passar ou não por 
transformações para serem utilizados comercialmente. Entre os 
polímeros naturais mais utilizados, temos a celulose e a borracha 
natural. A celulose é um carboidrato que constitui a maioria dos 
vegetais, tem em sua estrutura moléculas de glicose ligadas por 
oxigênio, conforme Figura 2.
Figura 2 – Molécula de celulose
Fonte: grebeshkovmaxim/iStock.com.
A borracha natural também é um polímero muitoutilizado pelo homem, 
segundo Canevarolo Jr. (2006), e é obtido a partir do látex da seringueira, 
por meio de processos modernos de extração, o que antes era obtido 
através da prática do extrativismo. A seringueira, cujo nome científico é 
Havea Brasiliensis, produz a borracha natural, cuja composição química é 
o poli-cis-isopreno, representada pela molécula da Figura 3.
103
Figura 3 – Estrutura química do poli-cis-isopreno, ou borracha natural
Fonte: Molekuul/iStock.com. 
• Carvão mineral: também conhecido como hulha, o carvão mineral, 
quando destilado, gera os seguintes produtos e subprodutos:
Quadro 1 – Subprodutos do carvão mineral e sua utilizada de na 
obtenção de polímeros
Produto Subproduto Polímero
Gás de hulha
Etileno Polietileno.
Metano  
Folmaldeído
Resinas fenol-
formaldeído.
Resinas ureia-
folmaldeído.
Resinas melamina-
formaldeído.
Amônia
Uréia Agentes de cura das 
resinas epóxi.
Aminas
104
Alcatrão Benzeno  Fenol
Poliestireno.
Poliuretano.
Coque
Acetileno  Etileno Polietileno.
Acetileno  
Cloreto de vinila
Policloreto de vinila.
Fonte: adaptado de Canevarolo Jr. (2006).
• Petróleo: constitui a fonte mais importante e mais utilizada de 
matérias-primas (substâncias) para a produção de polímeros. 
Através da destilação fracionada do petróleo, são obtidos diversos 
subprodutos. Um dos subprodutos dessa destilação é a nafta, e 
da nafta são obtidos diversos monômeros utilizados na produção 
de polímeros, que constitui a indústria petroquímica de primeira 
geração. A Figura 4 mostra, esquematicamente, as frações 
resultantes da destilação do petróleo e os produtos derivados 
dessas frações.
Figura 4 – Frações e produtos resultantes da destilação do petróleo
Fonte: Farah (2012, p. 71).
105
Segundo Bastos (2007), a maioria dos polímeros produzidos são 
sintéticos e derivados do petróleo, das frações de nafta, como dito 
anteriormente, mas também do gás natural. A transformação dos 
monômeros em polímeros se dá em petroquímicas de segunda 
geração, que transformam, por exemplo, o eteno em polietileno (PE) 
e o propeno em polipropileno (PP).
Segundo Brito et al. (2011), a indústria química tem o desafio de 
encontrar substitutos para o petróleo, devido às restrições ambientais 
e a variação dos preços no mercado mundial. Os polímeros obtidos a 
partir de monômeros resultados de fontes renováveis, costumam ser 
chamados de polímeros verdes. São considerados polímeros verdes 
os polímeros que trazem menor impacto ambiental em sua obtenção, 
pois são obtidos de fontes renováveis. Esses polímeros também são 
chamados de polímeros sustentáveis. O termo verde é acrescentado 
ao nome do polímero comum, por exemplo, PVC verde ou PE verde. 
De acordo com o mesmo autor, a Braskem S. A. foi pioneira no 
Brasil em produzir polímeros obtidos de fontes renováveis, a partir 
da cana-de-açúcar, em 2007. Um dos produtores de PVC verde no 
Brasil é a Solvay Indupa, que também se baseia no etanol obtido da 
cana-de-açúcar.
Ainda, segundo Brito et al. (2011), o eteno é obtido através 
da desidratação do etanol da cana-de-açúcar, gerando como 
subprodutos a água e substâncias oxigenadas, que não causam 
grande impacto ambiental. Importante destacar que os polímeros 
verdes possuem a mesma composição química, estrutura e aplicações 
que seus respectivos polímeros obtidos de fontes não renováveis, 
porém não são biodegradáveis. A Figura 5 mostra o processo de 
obtenção de alguns tipos de plástico por meio da cana-de-açúcar.
106
Figura 5 – Ciclo de obtenção de plásticos através da cana-de-açúcar
Fonte: Braskem (2019).
3. Tipos de polimerização em reatores industriais
Para o estudo dos tipos de polimerização que ocorrem em reatores 
industriais, vamos tomar como base a polimerização do polipropileno 
(PP). Segundo Ferreira (2015), o polipropileno pode ser obtido por 
polimerização em massa, em solução, em emulsão, em suspensão 
e por precipitação. Cada um desses tipos de obtenção apresenta 
características próprias, vantagens e desvantagens, conforme 
descrito a seguir.
3.1 Polimerização em massa
Na polimerização em massa, temos, como mistura reacional, o 
monômero e o iniciador de reação, em que o monômero funciona 
como um solvente para o polímero que será sintetizado no reator. 
107
Como vantagens, o polímero produzido apresenta elavado grau de 
pureza e elevado rendimento, dependendo do volume do reator. Como 
desvantagens, a reação de polimerização, por ser exotérmica, apresenta 
dificuldade de controle de temperatura, além de dificuldades de 
remoção do monômero que não reagiu e elevada distribuição de pesos 
moleculares do polímero formado. A Figura 6 mostra uma petroquímica, 
onde os reatores comumente ficam do lado externo da fábrica. De 
acordo com Mano e Mendes (2004), na polimerização em massa, não há 
formação de subprodutos, o que é muito vantajoso quando se deseja 
evitar contaminantes que podem ser difíceis de serem removidos. 
Os polímeros formados neste tipo de reação possuem excelentes 
qualidades ópticas e elétricas. Exemplo da aplicação da polimerização 
em massa é na produção de polimetil metacrilato (PMMA – Figura 7) e o 
poliuretano (PU).
Figura 6 – Imagem de uma petroquímica de produção de polímeros
Fonte: Weerapong Khodsom/iStock.com. 
108
Figura 7 – Representação do monômero de metacrilato de metila e do 
polímero polimetacrilato de metila
Fonte: iStock – Molekuul/iStock.com.
3.2 Polimerização em solução
Na polimerização em solução, o solvente utilizado deve ser miscível 
com o monômero e com o polímero. Como vantagens, temos um 
maior controle do processo devido à eficiência na transferência de 
calor do sistema. Como desvantagens, há um menor rendimento em 
relação à capacidade do reator e dificuldades na remoção total do 
solvente. Apesar disso, conforme Mano e Mendes (2004), esse tipo de 
polimerização também não produz subprodutos.
3.3 Polimeração em emulsão
Na polimerização em emulsão, apesar de o iniciador de cadeia ser 
miscível em água, o monômero e o polímero formado são imiscíveis. É 
utilizado aditivo para estabilizar a solução no início da polimerização. 
Esse tipo de polimerização apresenta como vantagem a elevada taxa 
109
de polimerização com a formação de cadeias longas e com estreita 
distribuição de peso molecular. A emulsão também permite uma grande 
eficiência na transferência de calor. Apesar disso, os custos de obtenção 
do polímero no estado sólido são mais altos que outras formas de 
obtenção, e os rendimentos são mais baixos, além da presença de 
contaminantes na emulsão. De acordo com Mano e Mendes (2004), um 
dos exemplos de polímeros produzidos por polimerização em solução é 
o policloreto de vinila (PVC).
3.4 Polimerização em suspensão
Assim como na polimerização em emulsão, o monômero e o polímero 
ficam insolúveis em solução, enquanto que o iniciador de cadeia 
é solúvel no monômero. Neste tipo de sistema, há maior controle 
de temperatura, e o polímero obtido é mais fácil de ser retirado do 
meio reativo, porém, como desvantagens, o sistema requer agitação 
constante, e podem ocorrer contaminações nas superfícies dos 
polímeros formados. Segundo Mano e Mendes (2004), o poliestireno 
(OS) e também o PVC são produzidos por este tipo de polimerização.
3.5 Polimerização por precipitação
Neste tipo de polimerização, o polímero formado é insolúvel no 
monômero, porém miscível com o agente que auxilia em sua 
precipitação. Este tipo de reação ocorre a temperaturas mais baixas 
que os outros tipos de reação, mas a separação do polímero formado é 
mais difícil.
4. Compósitos poliméricos
De acordo com Wiebeck e Harada (2005), muitos materiais compósitos 
são obtidos da natureza, por exemplo, a madeira, que é um compósito 
110
natural formado por fibras flexíveis de celulose com lignina. O osso 
humano também pode ser considerado um compósito natural, formado 
por hidroxi-apatita (um material cerâmico) com colágeno.
Conforme Callister Jr. e Rethwisch (2016), um compósito basicamenteé constituído pela fase matriz e pela fase dispersa, e as propriedades 
finais estão em função das propriedades das fases constituintes, suas 
quantidades relativas e da geometria da fase dispersa.
Os compósitos podem ser classificados em três grandes grupos, a saber: 
compósitos reforçados com partículas, compósitos reforçados com 
fibras e compósitos estruturais. Callister Jr. e Rethwisch (2016) propõem 
uma divisão mais detalhada, conforme a Figura 8:
Figura 8 – Classificação dos materiais compósitos
 
Materiais 
compósitos
Reforçado com 
partículas
Partículas 
grandes
Reforçado por 
dispersão
Reforçado com 
fibras
Contínuo 
(alinhado)
Descontínuo 
(curto)
Alinhado
Orientado 
aleatoriamente
Estrutural
Laminados
Paineis em 
sanduíche
Fonte: adaptada de Callister Jr. e Rethwisch (2016).
Conforme Wiebeck e Harada (2005), os materiais plásticos compósitos 
mais comuns são obtidos pela combinação de uma fase contínua 
polimérica, que é a matriz, com reforço por uma fase descontínua 
geralmente composta por fibras, que se agregam após o processo de 
111
cura, ou seja, a matriz polimérica é termofixa. Segundo os mesmos 
autores, as fibras podem ser de vidro, aramida ou de carbono, 
dependendo da aplicação. Também existem compósitos de matriz 
polimérica termoplástica, em que o polímero utilizado pode ser a 
poliamida, polipropileno, poliestireno dentre outros. Neste caso, as 
fibras são curtas e distribuídas de forma aleatória.
PARA SABER MAIS
Após a fase do refino de petróleo, de acordo com o 
produto gerado, as petroquímicas podem ser divididas 
em petroquímicas de primeira, segunda e terceira 
geração (GOMES, DVORSAK; HEIL, 2005). Essa divisão é 
baseada na fase da cadeia: produção de matéria-prima 
para polimerização, polimerização e produção por meio 
das indústrias de transformação.
Com base na divisão das petroquímicas, temos que as 
petroquímicas de primeira geração transformam os produtos 
obtidos das petrolíferas, como a nafta, o gás natural e o etano. 
Já as petroquímicas de segunda geração, transformam os 
produtos das petroquímicas de primeira geração, como as resinas 
termoplásticas em produtos como elastômeros, fibras e tintas. 
Por fim, as petroquímicas de terceira geração são as indústrias de 
transformação, como indústrias de embalagens, de artefatos plásticos 
e outros, que fornecem esses produtos para outras indústrias, 
como as indústrias de alimentos, automobilísticas e de contrução 
civil. A Figura 9 mostra, esquematicamente, as divisões da indústria 
petroquímica, bem como seus produtos.
112
Figura 9 – Divisões da indústria petroquímica
Fonte: adaptada de Gomes et al. (2005).
ASSIMILE
A obtenção de polímeros verdes traz não apenas vantagens 
para o meio ambiente, por serem produzidos de fontes 
renováveis, como a cana-de-açúcar, mas também por 
captarem gás carbônico da atmosfera, ao contrário dos 
combustíveis fósseis, que produzem gás carbônico. Além 
disso, as empresas que utilizam embalagens feitas com 
polímeros verdes possuem um diferencial competitivo 
frente ao consumidor final, ao trazer a imagem de um 
produto sustentável, conforme descrito por Braskem (2019).
113
TEORIA EM PRÁTICA
Você, como engenheiro de materiais de sua empresa, 
visa desenvolver um conceito de sustentabilidade em 
seus produtos poliméricos. Muitas vezes, os produtos 
poliméricos são vistos como vilões pois são, na maioria 
das vezes, obtidos a partir de matérias-primas de fontes 
não renováveis. Exemplos clássicos são as sacolas de 
supermercado e os canudos plásticos.
a) Quais estratégias podem ser adotadas por você no 
desenvolvimento de produtos sustentáveis?
b) Explique a diferença entre um polímero biodegradável 
e um polímero verde. Qual dos dois tipos de polímeros 
você utilizaria como matéria-prima, visando um diferencial 
competitivo em seus produtos? Esses materiais podem ser 
considerados sustentáveis? Explique.
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. No grande grupo dos materiais poliméricos, temos 
os polímeros que podem ser obtidos diretamente 
da natureza e os polímeros que são obtidos por um 
processo de síntese em reatores, ques são conhecidos 
como polímeros sintéticos. Assinale a única alternativa 
que apresente um polímero natural e um polímero 
sintético, nesta ordem:
a. Borracha natural e celulose.
b. Celulose e polietileno.
114
c. Polietileno e poliestireno.
d. Policloreto de vinila e celulose.
e. Poliestireno e borracha natural.
2. O petróleo é a principal fonte para a obtenção de 
polímeros sintéticos a partir de seus subprodutos. 
Assinale a única alternativa que apresenta os 
subprodutos da destilação fracionada do petróleo que 
podem ser utilizados para a produção de materiais 
poliméricos:
a. Diesel e gasolina.
b. Gás natural e nafta.
c. Gasolina e nafta.
d. Nafta e gás natural.
e. Diesel e nafta.
3. Existem diversos meios reativos para polimerização 
em reatores. Assinale a única alternativa que 
apresenta o tipo de polimerização do polimetacrilato 
de metila, e que permite a obtenção de um polímero 
com elevada transparência.
a. Polimerização em massa.
b. Polimerização em emulsão.
c. Polimerização em solução.
d. Polimerização por precipitação.
e. Polimerização em suspensão.
115
Referências Bibliográficas
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aos petroquímicos. Revista do BNDES, Rio de Janeiro, v. 14, n. 28, p. 201-234, 
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FARAH, M. A. Petróleo e seus derivados: definição, constituição, aplicação, 
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WIEBECK, H.; HARADA, J. Plásticos de Engenharia. São Paulo: Ed. Artliber, 2005.
Gabarito
Questão 1–Resposta B
Resolução: a celulose é um exemplo de polímero natual obtido 
diretamente da natureza, e o polietino é um exemplo clássico de 
um polímero sintético obtido por reações de polimerização do 
eteno, nesta ordem.
116
Questão 2–Resposta B
Resolução: o gás natural ou gás líquido de petróleo (GLP) e a nafta 
são os produtos da destilação fracionada do petróleo que são 
utilizados nas petroquímicas de primeira e segunda geração.
Questão 3–Resposta: A
Resolução: de acordo com Mano e Mendes (2004), na 
polimerização em massa não há formação de subprodutos, o que é 
muito vantajoso quando se deseja evitar contaminantes que podem 
ser difíceis de serem removidos. Os polímeros formados neste tipo 
de reação possuem excelentes qualidades ópticas.
Técnicas de transformação e 
aplicações (extrusão, moldagem 
por injeção, sopro de filmes, 
termoformagem, fiação, imersão, 
calandragem.
Autor: Renato Matroniani
Objetivos
• Estudar as principais técnicas de transformação de 
materiais poliméricos.• Estudar as aplicações dos produtos obtidos pelas 
técnicas de transformação de materiais poliméricos.
• Conhecer as características de cada um dos 
processos de transformação de materiais 
polimericos.
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1. Introdução às técnicas de transformação de 
materiais poliméricos
Para a produção dos mais diversos artefatos poliméricos, são 
empregadas diversas técnicas de transformação, também chamadas 
de conformação. De acordo com Callister Jr. e Rethwisch (2016), a 
técnica escolhida irá depender de fatores específicos, a saber:
• Se o polímero é um termoplástico ou termorrígido.
• No caso dos polímeros termoplásticos amorfos e 
semicristalinos, qual a temperatura de amolecimento.
• Da estabilidade do polímero.
• Da forma do produto que se quer obter (geometria e tamanho).
Para a conformação de polímeros, duas variáveis importantes devem 
ser consideradas: temperatura e pressão aplicadas, o que depende 
do tipo de polímero e do tipo de artefato que se deseja obter.
Dentre as técnicas de transformação de polímeros, destaca-se 
(CALLISTER JR.; RETHWISCH, 2016):
• Extrusão.
• Moldagem por injeção.
• Sopro de filmes.
• Termoformagem.
• Fiação.
• Imersão.
• Calandragem.
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2. Técnicas de transformações de polímeros, 
características e aplicações
2.1 Extrusão
Conforme explicam Callister Jr. e Rethwisch (2016), no processo de 
extrusão, o polímero, geralmente um termoplástico, é moldado por 
meio de uma matriz de extremidade aberta. Uma rosca, com desenho 
específico para cada tipo de polímero, transporta o material que 
se encontra em forma de grãos, que são conhecidos como pellets 
(Figura 1). Durante esse transporte, o material também é submetido 
a pressão e temperatura, o que faz com que amoleça. Ao sair da 
extrusora, o material pode ser resfriado com ar ou com água. Na 
Figura 2, a extrusora representada pode ser utilizada para diversos 
fins, como granular o polímero em pó, produzir filmes, lâminas, peças 
estruturais, tubos e condutos, ou seja, o processamento do polímero 
feito por meio de uma rosca ou parafuso, para esses diferentes 
produtos, é semelhante, o que muda é a matriz utilizada ao final 
do processo.
Importante destacar que o formato e o tamanho do pellet devem 
manter uma uniformidade, pois tamanhos variados sendo utilizados 
no mesmo processo podem causar problemas de qualidade. Basta 
pensar que um pellet maior dentro de uma rosca de uma extrusora, 
levará mais tempo para amolecer e/ou fundir, e pode chegar a sair da 
extrusora parcialmente sólido, o que gera pontos conhecidos como 
“olho de peixe”.
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Figura 1 – Polímeros em forma de pellets que são utilizados em seu 
processamento
Fonte: MiguelMalo/iStock.com. 
Figura 2 – Desenho esquemático de uma extrusora
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 568).
A extrusão de polímeros é aplicável tanto aos termoplásticos, como 
tubos de policloreto de vinila (PVC), filmes de polietileno (PE) e 
polipropileno (PP), como também para pisos de borrachas termofixas. 
Para isso, a formulação deve estar com parâmetros adequados, como a 
viscosidade e a compatibilidade dos componentes, para que o produto 
final tenha as propriedades desejadas. Fios de cobre podem ser 
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revestidos com PVC a partir do processo de extrusão e formar camadas 
sobrepostas sobre outros substratos, como também produzir materiais 
que serão utilizados em outros processos de conformação de polímeros 
(MANO; MENDES, 2004).
Uma das formas mais comuns da utilização da extrusão como processo 
de produção é a extrusão de filmes inflados ou extrusão balão, nome 
este dado pela formação de uma espécie de bolha que é inflada após o 
material fundido e/ou amolecido sair da matriz de extremidade aberta, 
conforme Figura 3.
Figura 3 – Fábrica com máquinas de extrusão do tipo balão ou inflado
Fonte: valtron84/iStock.com. 
2.2 Moldagem por injeção
De acordo com Callister Jr. e Rethwisch (2016), a moldagem por 
injeção e polímeros pode ser comparada à fundição em matriz para 
os materiais metálicos. Essa técnica é amplamente utilizada em 
polímeros termoplásticos e consiste em, de acordo com Mano e 
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Mendes (2004), inserir material termoplástico moldável, fundido em 
um cilindro aquecido, em um molde, por meio de pressão gerada por 
um êmbolo ou pistão (Figura 4). O material utilizado neste processo de 
transformação é semelhante ao processo de extrusão, no formato de 
pellets. O processo de injeção, ao contrário do processo de extrusão, é 
um processo descontínuo, ou seja, para cada peça ou grupo de peças 
produzidas, por meio da injeção de material fundido no molde (Figura 5), 
há um ciclo de amolecimento do material realizado por uma rosca sem 
fim, que plastifica e homogeniza o composto polimérico. A refrigeração 
do material formado é realizada dentro do molde. Outra diferença 
importante da moldagem por injeção, em relação à moldagem por 
extrusão, é que na moldagem por injeção, o polímero deve estar a uma 
viscosidade mais baixa que na extrusão, para facilitar o escoamento do 
material fundido pelos canais e preenchimento da cavidade do molde.
Figura 4 – Representação esquemática do processo de moldagem por 
injeção utilizando uma injetora de pistão
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2016, p. 568).
Exemplos clássicos de materiais poliméricos produzidos pela técnica de 
injeção são utensílios domésticos, pré-formas para moldagem por sopro, 
brinquedos, determinadas peças para automóveis, partes de máquinas 
de lavar roupas, alguns modelos de caixa d’água, bijuterias, dentre 
outros (MANO; MENDES, 2004). A mesma autora também cita que como 
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desvantagem desse processo de transformação, é a elevada quantidade 
de material descartado após a moldagem, resultado dos pequenos 
dutos existentes no molde, por onde passa o polímero fundido. Parte 
desse material descartado, pode ser reprocessado e reaproveitado no 
mesmo processo.
Figura 5 – Exemplo de um molde para injeção de polímeros 
termoplásticos
Fonte: surasak petchang/iStock.com.
2.3 Moldagem por sopro
Conforme Callister Jr. e Rethwisch (2016), o sopro de polímeros é um 
processo semelhante ao utilizado na produção de garrafas de vidro. 
Neste processo, inicialmente, um parison ou trecho de tubo é moldado 
por extrusão ou injetado (Figura 6). Esse parison é colocado em um 
molde com o formato da peça polimérica desejada, e é aquecido até 
ficar no estado quase fundido. A partir deste momento é injetado ar ou 
vapor dentro desse trecho de polímero, que o força contra a parede do 
molde, fazendo-o tomar a forma da peça final (Figura 7). Os produtos 
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típicos fabricados por esse processo são frascos, garrafas e brinquedos 
de grandes dimensões (Figura 8).
Figura 6 – Exemplo de parison injetado para a fabricação de garrafas
Fonte: kwanisik/iStock.com. 
Figura 7 – Processo de conformação do parison via sopro
Fonte: Mano e Mendes (2004, p. 71).
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Figura 8 – Exemplos de frascos produzidos pelo processo de sopro
Fonte: Phuchit/iStock.com. 
2.4 Termoformagem
O processo de termoformagem, ou termoformação, como explicam 
Mano e Mendes (2004), é o processo de moldagem de peças plásticas 
realizada pelo aquecimento de placas até o seu amolecimento, e 
posterior aplicação sobre um molde maciço, com furos, por onde é 
aplicado vácuo (Figura 9). Neste tipo de processo, é possível a fabricação 
de produtos como bandejas e copos. Os materiais plásticos comumente 
utilizados neste tipo de fabricação, são o poliestireno (PS), polietileno 
(PE), polimetil metacrilato (PMMA), dentre outros.
Figura 9 – Etapas do processo de termoformagem
Fonte: Mano (2004, p. 71)
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2.5 Fiação
O processo de fiação pode ser subdividido em fiação seca e fiação úmida 
(MANO; MENDES, 2004). Na fiação seca, são produzidas fibras que são 
resistentes ao calor, mas não são resistentes a solventes aquecidos. 
Durante o processo de fiação, o polímero passa pelo orifício da fieira 
com uma elevada viscosidade. Após a evaporação do solvente, os fios sesolidificam, e são enrolados em bobinas. Se for necessário o aumento da 
resistência na direção do fio, este deve ser esticado nesta direção. Como 
exemplos de fios fabricados por este processo temos as lãs acrílicas, cuja 
composição química é poliacrilonitrila (PAN). Fios de poliéster também 
são obtidos pela fiação (Figura 10).
Figura 10 – Exemplo de fios de filamentos de poliéster, após fiação
Fonte: RecycleMan/iStock.com. 
Já a fiação úmida é utilizada para fiação de polímeros termorrígidos 
solúveis em água, que passam por fiação e posterior tratamento 
mecânico para utilização industrial. Outro produto obtido por esse 
processo, são as fibras de celulose, de onde são obtidos os fios de raion.
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2.6 Imersão
De acordo com Mano e Mendes (2004), por meio do processo de 
imersão são obtidas peças poliméricas ocas, pela deposição de 
polímero viscoso, principalmente polímeros termofixos, sobre o 
molde. A espessura obtida no produto depende de quantas camadas 
são depositadas, ou quantas vezes faz-se a deposição do polímero 
sobre o molde. O molde deve ser preparado de tal forma que facilite 
a desmoldagem e, para isso, muitas vezes, é utilizado silicone em sua 
forma líquida viscosa, para lubrificar o molde. Exemplos de produtos 
obtidos por este processo são balões (bexigas) de aniversário e luvas 
cirúrgicas (Figura 11).
Figura 11 – Exemplo de luva cirúrgica fabricada pelo processo 
de imersão
Fonte: Mano e Mendes (2004, p. 74).
2.7 Calandragem
A calandragem é o processo que permite a fabricação de produtos 
poliméricos em forma de filmes e lâminas contínuas. Na calandragem, 
segundo Mano e Mendes (2004), o polímero passa por rolos sobrepostos 
(Figura 12). Esse tipo de processo, permite a produção de grandes 
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volumes de produtos finais. Como ponto de atenção, deve-se controlar 
a espessura do produto, para que as variações estejam dentro do 
especificado, de acordo com a qualidade exigida. Um exemplo típico de 
material produzido por esse processo são as cortinas de policloreto de 
vinila (PVC). Além de ser aplicável a polímeros termoplásticos, o processo 
pode ser aplicado a polímeros termorrígidos, por exemplo, para a 
fabricação de esteiras e bandas de pneus, desde que se faça o controle 
para evitar pré-vulcanização do mesmo durante o processo.
Figura 12 – Representação esquemática do processo de calandragem
Fonte: Mano e Mendes (2004, p. 69).
PARA SABER MAIS
Um dos processos de conformação de polímeros não 
citado nesse texto, que cada vez mais se torna importante, 
é a impressão 3D com filamentos poliméricos (BEYCA et 
al., 2018). Neste tipo de impressão (ou conformação), o 
polímero em forma de fio alimenta a pequena extrusora 
que existe dentro do equipamento, que aquece e extruda 
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o material de acordo com a forma desejada. Esse tipo 
de manufatura é conhecido como manufatura aditiva 
(Figura 13).
Figura 13 – Exemplo de uma impressora 3D que utiliza 
material polimérico
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: RecycleMan/iStock.com. 
ASSIMILE
Observa-se que em todos os processos de conformação 
de polímeros aqui apresentados, a temperatura elevada 
está presente. Essa condição é necessária para que haja 
movimentação suficiente das cadeias poliméricas do 
material, e posterior acomodação, o que evita possíveis 
pontos frágeis, em que a cadeia não conseguiu se 
movimentar para se conformar ao molde. O controle 
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de temperatura também deve ser rígido. Processos que 
envolvem polímeros são muito sensíveis a pequenas 
variações de temperatura, e sua falta de controle gera 
defeitos nas peças e artefatos.
TEORIA EM PRÁTICA
Você, como engenheiro de materiais de sua empresa, 
precisa desenvolver um método para controle de processo 
de fabricação de filmes plásticos para embalagem, fabricado 
a partir do processo de extrusão balão. Com base nessa 
situação, responda:
a. Por que o processo utilizado para a fabricação de 
filmes para embalagens é a extrusão balão?
b. Existe outro processo, dentre os mencionados nesse 
texto, que podem ser utilizados para esse mesmo fim?
c. Quais parâmetros de processo devem ser 
controlados a fim de se obter filmes com qualidade 
adequada? Explique.
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. Dentre os diversos processos de fabricação de artefatos 
poliméricos, um se destaca por produzir filmes finos que 
podem ser utilizados para embalagens plásticas flexíveis, 
com um dos polímeros mais utilizados na indústria. 
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Assinale a alternativa que contém o nome do processo 
descrito no enunciado:
a. Injeção.
b. Extrusão balão.
c. Fiação.
d. Sopro.
e. Termoformagem.
2. Assinale a única alternativa que apresenta o nome do 
processo de fabricação que exige a utilização de um 
parison, que seria um pré-moldado polimérico, fabricado 
a partir de extrusão ou injeção, é conhecido como:
a. Injeção.
b. Extrusão balão.
c. Termoformagem.
d. Sopro.
e. Calandragem.
3. No processo de fiação, são fabricados fios muito 
utilizados em tecelagens para a produção de artigos 
de vestuário. Assinale a única alternativa que contém o 
nome correto do polímero que constitui a lã acrílica e o 
processo de fiação (se via úmida ou seca).
a. Poliacrilonitrila, fiação seca.
b. Poliacrilonitrila, fiação úmida.
c. Policloreto de vinila, fiação seca.
d. Policloreto de vinila, fiação úmida.
e. Polietileno, fiação seca.
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Referências Bibliográficas
BEYCA, O. F. et al. Additive Manufacturing Technologies and Applications. Industry 
4.0: Managing The Digital Transformation. Springer International Publishing 
Switzerland, 2018.
CALLISTER JR., W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais – Uma 
Introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
CANEVAROLO JR., S. V. Ciência dos Polímeros. Um Texto Básico Para Tecnólogos 
e Engenheiros. 2. ed. São Paulo: Editora Artiliber, 2006.
COWIE, J. M. G. Polymer: Chemistry and Physics of Modern Materials. Flórida: 
Intertext Books, 2007.
MANO, E. B.; MENDES, L. C. Introdução a Polímeros. 2. ed. São Paulo: Editora: 
Edgard Blucher, 2004.
WIEBECK, H.; HARADA, J. Plásticos de Engenharia. São Paulo: Ed. Artliber, 2005.
Gabarito
Questão 1–Resposta B
Resolução: a extrusão balão de polietileno permite a obtenção de 
filmes de baixa espessura, que podem ser utilizados para as mais 
diversas embalagens plásticas flexíveis.
Questão 2–Resposta D
Resolução: o sopro é o processo que utiliza um parison, que é 
inserido em um molde. Esse parison, fabricado por meio de injeção 
ou extrusão, é inflado com ar ou vapor, até a parede do molde, e 
toma a forma deste.
Questão 3–Resposta: A
Resolução: o nome do polímero utilizado para a fabricação 
da lã acrílica, muito utilizada em artigos de vestuário, é a PAN 
(poliacrilonitrila), obtida pela fiação a seco.
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	Apresentação da disciplina
	Introdução e Fundamentos de Polímeros
	Fundamentos de reologia de polímeros no estado fundido e propriedades viscoelásticas de polímeros
	Estrutura e propriedades de compósitos poliméricos e blendas poliméricas
	Propriedades mecânicas dos materiais poliméricos. Física de polímeros (mecanismos de deformação plás
	Aditivação em polímeros. Tipos de aditivos e funções.
	Fundamentos dos processos de fabricação (obtenção) de materiais poliméricos (plásticos, elastômeros 
	Técnicas de transformação e aplicações (extrusão, moldagem por injeção, sopro de filmes, ter