ATIVIDADE Polímeros Elvia (1)

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LISTA DE EXERCÍCIOS – Polímeros e Compósitos 
1. São realizadas reações químicas do acetileno com ácido clorídrico, ácido cianídrico, 
ácido acético e cloro, nas proporções estequiométricas de 1:1. 
 
 
a) Mostre as equações químicas que representam cada uma das reações químicas 
especificadas. 
b) Indique quais dos produtos formados podem ser utilizados como monômeros na 
síntese de polímeros. 
c) Dê os nomes dos polímeros que podem ser formados a partir dos monômeros 
indicados no item b. 
2. Com base nas estruturas estudadas, esboce as estruturas do mero e do monômero 
referente aos seguintes polímeros: polietileno (PE), poliestireno (PS), polimetil 
metacrilato (PMMA) e politetrafluoroetileno (PTFE). 
3. Um dos métodos de produção de polímeros orgânicos envolve a reação geral da 
Figura 1, onde X pode ser H, grupos orgânicos alifáticos e aromáticos ou halogênios. 
Qual o tipo de polimerização ocorre na Figura 1? Dos compostos orgânicos cujas 
fórmulas são fornecidas na Figura 2, quais podem sofrer polimerização pelo processo 
descrito na Figura 1, e por quê? 
 
a) I, apenas. d) I, II e IV, apenas. 
b) III, apenas. e) II, III e IV, apenas. 
c) I e II, apenas. 
 
H – Cl 
acetileno Ác. clorídrico 
clclorídricoetil
eno 
H – C≡N 
Ác. cianídrico 
clclorídricoetil
eno 
Ác. acético 
clclorídricoetil
eno 
Cloro 
clclorí
dricoe
tileno 
Cl – Cl 
4. Imagine dois polímeros: Polímero A – Resfriado rapidamente a partir do fundido. 
Polímero B - Resfriado lentamente a partir do fundido. Compare e explique as 
diferenças de propriedades desses dois materiais: grau de Cristalinidade; estabilidade 
térmica e dimensional; módulo de elasticidade; solubilidade; permeabilidade. Considere 
que esses materiais apresentam mesma estrutura química, mesmo peso molecular e 
distribuição de peso molecular, e ambos não apresentam defeitos. 
 
5. Mostre mediante uma curva tensão x deformação, o comportamento esperado para 
um polímero com característica frágil, um polímero termoplástico e um polímero 
termofixo. Explique a mudança de comportamento destes materiais. 
 
6. Considere que dois materiais poliméricos A e B são suportados em substratos iguais e 
flexíveis. Em condições ambientes, pode-se observar que o material polimérico A é 
rígido, enquanto o material B é bastante flexível. A seguir, ambos os materiais são 
aquecidos à temperatura (T), menor do que as respectivas temperaturas de 
decomposição. Observou-se que o material A apresentou-se flexível e o material B 
tornou-se rígido, na temperatura (T). A seguir, os dois materiais poliméricos foram 
resfriados à temperatura ambiente. 
a) Preveja o que será observado caso o mesmo tratamento térmico for novamente 
realizado nos materiais poliméricos A e B. Justifique sua resposta. 
b) Baseando-se na resposta (do item a), preveja a solubilidade dos materiais em 
solventes orgânicos. 
 
7. Verdadeiro (V) ou falso (F)? Justifique as falsas. 
( ) A reação da borracha natural com enxofre é denominada de vulcanização. 
( ) Polímeros termoplásticos amolecem quando são aquecidos. 
( ) Polímeros termofixos apresentam alto ponto de fusão. 
( ) Os homopolímeros polipropileno e politetrafluoretileno são sintetizados por meio 
de reações de adição. 
( ) Mesas de madeira, camisetas de algodão e folhas de papel contêm materiais 
poliméricos. 
( ) Teflon e isopor são considerados polímeros sintetizados por condensação. 
( ) Atingida a Tg de um polímero semicristalino durante seu aquecimento, obtém-se 
como produto final um líquido viscoso. 
( ) A presença de ligações duplas e de grupos aromáticos na cadeia principal do 
polímero reduz a flexibilidade da cadeia e causa uma diminuição da Tm. 
( ) A viabilidade de cristalização de polímeros está muito associada à sua 
estereoisomeria: uma configuração regular das cadeias é apenas obtida para isômeros 
como sindiotáticos e atáticos. 
( ) São exemplos de polímeros naturais: o amido, o náilon e a celulose. 
( ) Polietileno pode ser considerado um polímero termofixo. 
( ) Polímeros termoplásticos possuem um grande números de ligações cruzadas. 
( ) Copolímeros enxertados e aleatórios apresentam grande tendência à cristalização. 
( ) Monômeros são unidades que se repetem numa cadeia polimérica. 
( ) Teflon possui grupos laterais grandes e volumosos em sua estrutura. 
( ) Termoplásticos podem apresentara cadeias lineares ou ramificadas. 
( ) Polímeros amorfos são mais densos que polímeros cristalinos. 
( ) Náilon e Kevlar são polímeros sintetizados por adição. 
( ) Os homopolímeros resultam da adição de monômeros iguais, na presença de um 
catalisador. 
 
8. Considere os polímeros polipropileno (PP) e poliestireno (PS). Qual tem tendência a 
uma maior cristalinidade? Explique. 
9. Diferencie Tg de Tm. 
10. Qual a diferença entre blenda, copolímero e compósito? 
11. Considere um copolímero blocado e um enxertado, ambos com mesmo peso 
molecular. Qual apresenta maior densidade relativa? Explique. 
12. Explique o que é polidispersão polimérica e grau de polimerização? 
 
13. Explique a forma de cristalização dos polímeros pelo modelo da cadeia dobrada. 
 
14. De acordo com a Tabela abaixo, explique o comportamento das cadeias poliméricas 
dos materiais apresentados quanto a sua flexibilidade na temperatura ambiente e acima 
da sua temperatura de fusão. Caso não apresente Tm explique o que acontece em 
temperaturas muito elevadas. 
Material Temperatura de 
Transição Vítrea 
(Tg) [°C] 
 
Temperatura 
de Fusão (Tm) 
[°C] 
 
Polietileno de baixa densidade -110 115 
Policarbonato 150 265 
Poli (fenileno sulfona) -- -- 
 
15. A baquelite é um polímero largamente utilizado na fabricação de telefones, 
equipamentos telefônicos, isoladores elétricos (como substituinte da porcelana) e em 
cabos de panela. Produzido a partir do fenol (C6H5OH) e do formaldeído (HCHO) pela 
ação do calor e da pressão, apresenta a estrutura mostrada a seguir. A partir de sua 
estrutura, diga qual a classificação deste polímero quanto ao seu comportamento 
térmico e quanto a sua estrutura molecular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16. Classifique os compósitos quanto a seu reforço e explique. 
 
17. Quais as funções da matriz e do reforço em um material compósito? Exemplifique. 
 
18. Descreva as técnicas de pultrusão, prepreg e enrolamento de filamentos comumente 
utilizadas no processamento de compósitos com fibras. 
 
19. Do que se trata um compósito híbrido? 
 
20. Considere um compósito com fibras contínuas de fibra de vidro em uma matriz de 
epóxi e outro com fibras curtas de fibra de vidro orientadas aleatoriamente numa mesma 
matriz de epóxi. Qual seria o comportamento destes compósitos se submetidos a uma 
tração longitudinal e transversal? Esquematize. 
 
21. Quais são as principais fibras usadas para reforçar materiais plásticos? Quais 
plásticos são mais usados nesse tipo de reforço? 
 
22. Explique porque os materiais compósitos são largamente utilizados nas indústrias 
aeronáuticas e aeroespaciais. 
 
23. Verdadeiro (V) ou Falso (F). Justifique as falsas. 
( ) Whískers são um tipo de reforço particulado em uma matriz de um material 
compósito. 
( ) O Kevlar é obtido na forma de fibra quando suas moléculas poliméricas está na 
configuração cis. 
( ) A fibra de carbono pode ser introduzido em uma matriz de carbono para formar um 
material compósito. 
( ) A fibra de vidro quando exposta à atmosfera normal sem antes passar por um 
tratamento superficial, mesmo que por um curto período de tempo, possuem geralmente 
sua camada superficial enfraquecida, o que interfere na ligação com a matriz. 
 ( ) Em um material compósito, a fibra normalmente é responsável pela resistência do 
material. 
( ) Concreto armado de areia, brita, cimento e ferro é considerado um compósito 
híbrido. 
( ) Um material compósito com reforço de fibras curtas alinhadas apresenta grandeeficiência do reforço quando tracionado transversalmente. 
( ) A técnica hand lay-up utiliza um spray para depositar a resina e o reforço no molde. 
( ) O carbono na forma de material fibroso é o reforço comumente utilizado em 
compósitos avançados de matriz polimérica. 
( ) Compósitos de matriz polimérica geralmente tem a matriz como medidor da 
temperatura máxima de serviço, uma vez que ela normalmente amolece, funde ou 
degrada em uma temperatura muito mais baixa do que a fibra do reforço. 
( ) Compósitos com matriz cerâmica têm suas aplicações limitadas a baixas 
temperaturas. 
( ) Compósitos que contêm apenas um único tipo de fibra possuem uma melhor 
combinação global de propriedades do que os compósitos híbridos. 
( ) Compósitos de fibras contínuas conformados por prepreg podem ser armazenados 
em temperatura ambiente, uma vez que possui seu reforço pré-impregnado com resina 
parcialmente curada. 
( ) O compósito laminado consiste em duas lâminas externas que são separadas e 
unidas por adesivo a um núcleo mais espesso. 
 
 
24. Sabendo-se que certo comprimento crítico (lc) de fibra é necessário para que haja 
um aumento efetivo na resistência e na rigidez de um material compósito, pede-se que 
explique o comportamento da tensão-posição para os perfis apresentados na figura 
abaixo.