Unidade 4 Seção 3

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Materiais poliméricos
Podem ser definidos como materiais que possuem várias partes quimicamente ligadas. Os polímeros são compostos orgânicos de elevada massa
molecular formados por unidades que se repetem, denominadas monômeros, formando cadeias de longa extensão (CANEVAROLO, 2006). Os
materiais poliméricos podem ser de ocorrência natural, como as proteínas, a celulose e a borracha, ou sintética, como o polietileno (PE).
Industrialmente, os polímeros são classificados em duas classes principais: plásticos e elastômeros.
Plásticos
Os plásticos são resinas orgânicas moldáveis, podem ser de
ocorrência natural ou sintética e o método mais comum de fabricação
destes é a moldagem.
Apresentam uma ampla gama de propriedades e na maioria dos casos, são
de custo relativamente baixo. Entre essas destacam-se: baixa densidade,
baixa condutividade térmica e elétrica, boa tenacidade, boa resistência a
ácidos, bases e umidade, alta rigidez dielétrica (uso em isolamento
elétrico) etc. Esses materiais também apresentam um comportamento
tensão-deformação semelhante aos metais, que é a capacidade de o
material suportar um esforço que tende a alongá-lo até a ruptura.
Os polímeros podem ser frágeis, altamente elásticos e plásticos. As magnitudes da tensão de ruptura para os materiais poliméricos são menores quando
comparadas com os metais, no entanto, o alongamento pode ser na ordem de 1000% maior. Essas propriedades alteram drasticamente com a
temperatura, indo de um comportamento frágil igual a um vidro à baixa temperatura ou a um comportamento semelhante a borracha em elevadas
temperaturas. O aumento da temperatura torna o polímero mais macio e dúctil.
Podem ser são classificados, de acordo com suas propriedades mecânicas, estruturas e ligações interatômicas, em: termorrígidos, termoplásticos e
termofixos.
Uma vez que o polímero é formado, ele pode ser fundido e reutilizado, isto é, pode ser reciclado e novamente processado com facilidade.
Exemplos: Polietileno tereftalato (PET), polipropileno (PP), poliestireno (PS) e policloreto de vinila (PVC). Esses materiais são normalmente
fabricados pela aplicação simultânea de calor e pressão. Os termoplásticos são polímeros lineares sem qualquer ligação cruzada na estrutura, no
qual longas cadeias moleculares estão ligadas umas às outras por ligações secundárias e têm a propriedade de aumentar a plasticidade com o
aumento da temperatura, que rompe as ligações secundárias entre cadeias moleculares. Outras propriedades mecânicas dos polímeros
termoplásticos como fluência, tração, tenacidade são afetadas pelo grau de polimerização.
Termoplásticos Termorrígidos Termofixos
Elastômeros
Popularmente conhecidos como borrachas, são polímeros que, em
temperatura ambiente, suportam grandes alongamentos sob carga e
retornam à condição original quando a carga é liberada.
O processamento dos polímeros envolve a preparação e síntese de
matérias-primas derivadas de carvão e de produtos petrolíferos em
substâncias menores por meio da polimerização.
Outras propriedades interessantes dos materiais poliméricos são as viscoelásticas, isto é, a capacidade que ao se deformar, simultaneamente sofrem
deformações elásticas e viscosas. Essas propriedades podem ser modificadas utilizando catalisadores que podem formar a chamada memory foam,
também conhecida como espuma de memória.
Existem diversas técnicas para a fabricação de polímeros e a escolha do
processamento correto dependerá de alguns fatores, como: se o material é
termoplástico ou termoendurecível, temperatura de fusão/degradação,
estabilidade atmosférica quando está sendo conformado e as dimensões,
forma e complexidade do produto acabado.
Polímeros termoplásticos
Os polímeros termoplásticos são conformados acima da temperatura
de transição vítrea, quando amorfos, ou acima da temperatura de
fusão, quando semicristalinos.
Polímeros termo�xos
Processos de fabricação dos materiais poliméricos:
Envolve uma quantidade apropriada com um pequeno excesso do polímero e de aditivos que são colocados entre as partes “macho” e “fêmea” do
molde já aquecidas. O molde é fechado e o calor e a pressão são aplicados, tornando o polímero viscoso e, consequentemente, preenchendo o
molde. O produto final é obtido com uma possível pequena rebarba de material.
Moldagem por compressão Moldagem por transferência Moldagem por injeção
Química e Ciência dos Materiais
Propriedades, processamento e desempenho dos materiais poliméricos e compósitos
Unidade 4 – Seção 3
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Materiais Compósitos
Um compósito geralmente é definido como a combinação de dois ou mais materiais distintos, cada um com suas propriedades específicas que, juntas,
criam um novo material com combinações de propriedades não observadas nos materiais isolados. Assim, esses materiais são possíveis por meio da
combinação entre metais, cerâmicas e polímeros.
 
Em sua grande maioria, consistem de uma fase de reforço (fase dispersa) composta por partículas, fibras ou folhas envolvidas por uma matriz (fase
contínua).
Os materiais compósitos podem ser classificados como:
• Reforçados com partículas: Partículas grandes e reforçados por dispersão
• Reforçados com fibras: Contínuo ou descontínuo (alinhado ou orientado aleatoriamente)
• Estrutural: Laminados ou painéis sanduíche
As propriedades dos compósitos dependem da natureza dos materiais que são utilizados, isto é, das propriedades da fase matriz e da fase de reforço, da
geometria da fase dispersa e do grau de ligação entre as interfaces. Nos compósitos as funções da matriz são: absorver as deformações, dar suporte às
fibras, partículas ou folhas e conferir resistência mecânica quando submetidas à compressão.
Compósitos de matriz polimérica
Nos materiais compósitos
termoendurecíveis são utilizadas resinas
em forma de reagentes, que são inseridas
no molde e posteriormente curadas.
Compósitos de matriz cerâmica
Estes materiais são leves, apresentam boa
resistência e dureza. Nos compósitos
cerâmicos são utilizadas como fases de
reforço fibras de carbono, fibras de vidro,
fibras de carbeto de silício, entre outros.
Compósitos de matriz metálica
São utilizadas como matrizes ligas
metálicas de baixa densidade à base de
alumínio, titânio e magnésio. Nesse tipo de
compósito, a maior parte dos materiais de
reforço empregados é cerâmica, como
partículas de alumina, fibras de grafita e
filamentos de boro etc.
Nos materiais compósitos podemos usar os diferentes tipos de fibras que podem ser orgânicas naturais (coco, sisal, bambu) e sintéticas (carbono,
aramida, poliamida) ou inorgânicas (metálicas, bora, vidro). Os compósitos estruturais mais avançados utilizam-se de fibra de vidro, carbono/grafite,
boro e outros materiais orgânicos, resultando em materiais leves e que ao mesmo tempo apresentam elevada resistência e dureza. Além dos diferentes
tipos de fibras, na fabricação de um material compósito vários materiais, como polímeros, metais e não metais, podem ser utilizados como matrizes.
A seguir veja alguns dos métodos mais comunsde fabricação de compósitos:
Laminação manual ou hand lay-up
Deve-se cortar o material de reforço do tamanho adequado e colocar as fibras dispostas como tecidos ou mantas. As peças
cortadas são molhadas e impregnadas no material da matriz e são colocadas sobre a superfície de um molde aberto que é
coberta com um gel-coat. A acomodação da manta impregnada é realizada com o auxílio de um rolete, garantindo a
distribuição uniforme da matriz e a remoção de ar retido. Terminada essa etapa, o compósito é deixado em repouso até a
completa secagem da matriz. O tempo de espera para secagem irá variar de acordo com a espessura do compósito
fabricado, quanto maior a quantidade de camadas mais tempo para secagem.
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Nesta webaula vimos os materiais poliméricos também conhecidos como plásticos e também os materiais compósitos, que são utilizados
principalmente em aplicações que necessitam de elevada resistência e baixo peso.
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