Avaliação polímeros

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
DISCIPLINA: INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DOS POLÍMEROS
DOCENTE: Prof. Dr. Jose Ribeiro
PRIMEIRA AVALIAÇÃO
Ghustavo Alexy Miranda Sousa / 20239003020
Teresina - PI
18 de Nov de 2024
01.Considerando os materiais poliméricos
a) Como se define um polímero?
Um polímero é uma substância química, com propriedades físicas e químicas únicas
como resistência, flexibilidade e condutividade, formada por uma longa cadeia de moléculas
menores chamada de monômeros.
b) O que difere um polímero de uma macromolécula?
O polímero é um macromolécula formado por uma cadeia longa de monômeros
enquanto uma macromolécula pode ser formada por variedades e ligações químicas e não
necessariamente por uma cadeia longa de monômeros.
02. Classifique os polímeros e apresente exemplos, em relação:
● a Natureza dos polímeros;
Polímeros Naturais: São encontrados na natureza, como: Celulose (madeira, papel)
Polímeros Sintéticos: São produzidos artificialmente, como: Polietileno (plástico)
● a Temperatura;
Termoplásticos: Podem ser moldados e remoldados com o calor, como: Polietileno
Termorrígidos: Não podem ser moldados novamente após a solidificação, como:
Baquelite
● a massa molar;
Polímeros de Baixa Massa Molar: Têm uma massa molar baixa, como: Parafina
Polímeros de Alta Massa Molar: Têm uma massa molar alta, como: Polietileno
● a degradação;
Polímeros Biodegradáveis: Podem ser degradados por microorganismos, como:
Amido
Polímeros Não Biodegradáveis: Não podem ser degradados por microorganismos,
como: Polietileno
● a aplicação.
Polímeros para Embalagem: São usados para embalar produtos, como: Polietileno
Polímeros para Construção: São usados na construção civil, como: Poliestireno
03. Considerando o artigo “Polietileno: Principais Tipos, Propriedades e Aplicações”. Leia o
artigo anexo e responda as questões.
a) Principais tipos de polietileno:
- Polietileno de Baixa Densidade (PEBD)
- Polietileno de Alta Densidade (PEAD)
- Polietileno Linear de Baixa Densidade (PELBD)
- Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM)
- Polietileno de Ultra Baixa Densidade (PEUBD)
b) Classificação conforme a questão 2:
- Natureza dos polímeros: Os polietilenos são polímeros sintéticos.
- Temperatura: São termoplásticos, ou seja, amolecem com o calor e podem ser
moldados várias vezes.
- Polímeros sintéticos: Incluem todos os tipos de polietileno mencionados.
- Massa molar: Variam, sendo o PEUAPM caracterizado por um altíssimo peso
molecular.
- Degradação: Todos os tipos têm boa resistência química, mas podem ser degradados
por oxidação e radiação UV.
- Aplicação: Utilizados em embalagens, filmes, recipientes plásticos, tubos, brinquedos,
entre outros.
c) Propriedades que definem as diferentes classes de polietileno:
- Densidade: Diferencia PEBD, PEAD, e PEUBD.
- Cristalinidade: Aumenta do PEBD para o PEAD.
- Ramificações: PEBD possui mais ramificações do que o PEAD. PELBD tem menos
ramificações, sendo linear.
- Peso molecular: O PEUAPM tem um peso molecular muito maior que os outros tipos.
- Catalisadores: A utilização de diferentes catalisadores (Ziegler-Natta, metalocênicos)
influencia propriedades como distribuição de peso molecular e cristalinidade.
d) Tipos de ligações identificadas nos polímeros citados:
- Ligações covalentes na cadeia principal de carbono do polímero.
- Ligações de Van der Waals entre as cadeias, que influenciam a cristalinidade e as
propriedades mecânicas.
- Possibilidade de ligações cruzadas em polietilenos de ultra alto peso molecular
(PEUAPM), especialmente sob condições extremas.
04. Apresente uma relação de aplicação dos polímeros. Com base na sua classificação
responda:
● O que são os Biopolímeros?
● O que são polímeros Isolantes e condutores?
● O que são polímeros superabsorventes?
● O que são polímeros comestíveis?
● O que são polímeros Industriais?
Aplicação dos Polímeros
1. Indústria Têxtil:
2. Embalagens:
3. Construção Civil:
4. Medicina:
5. Eletrônica:
6. Agricultura:
7. Alimentação:
8. Indústria Automobilística:
9. Indústria Aeronáutica:
10. Indústria de Equipamentos:
Tipos de Polímeros
1. Biopolímeros: Polímeros naturais produzidos por organismos vivos
2. Polímeros Isolantes: Polímeros que impedem a passagem de corrente elétrica
3. Polímeros Condutores: Polímeros que permitem a passagem de corrente elétrica
4. Polímeros Superabsorventes: Polímeros capazes de absorver grandes quantidades de
líquido
5. Polímeros Comestíveis: Polímeros seguros para consumo humano ou animal:
6. Polímeros Industriais: Polímeros usados em aplicações industriais devido à sua
durabilidade:
05. Ainda com base no artigo “Polietileno: Principais Tipos, Propriedades e Aplicações”
a) Como se classificam os polímeros em relação à densidade?
Os polímeros, especificamente o polietileno, podem ser classificados em diferentes tipos com
base em sua densidade:
Polietileno de Baixa Densidade (PEBD ou LDPE)
Polietileno Linear de Baixa Densidade (PELBD ou LLDPE
Polietileno de Alta Densidade (PEAD ou HDPE):
Polietileno de Ultra Baixa Densidade (PEUBD ou ULDPE)
Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM ou UHMWPE):
b) Como a densidade está relacionada às estruturas das moléculas?
Ramificação das Cadeias: O polietileno com cadeias ramificadas, como o PEBD,
apresenta menor densidade devido à menor eficiência no empacotamento das
moléculas. Isso reduz a cristalinidade, tornando o material mais flexível.
Linearidade das Cadeias: O PEAD possui cadeias lineares com poucas ramificações, o
que permite um empacotamento mais eficiente das moléculas. Isso resulta em maior
cristalinidade e, consequentemente, maior densidade e rigidez.
Cristalinidade: Uma maior cristalinidade significa que as moléculas estão mais
organizadas, aumentando a densidade do material. Portanto, o PEAD, que é
altamente cristalino, tem uma densidade maior em comparação com o PEBD.
c) Com relação às definições da Questão 4. Como se enquadraria o polietileno e suas
várias formas?
Polímeros Industriais: O polietileno, em suas várias formas (PEBD, PEAD, PEUAPM,
etc.), é amplamente utilizado na indústria para aplicações diversas como tubulações,
recipientes, embalagens, peças automotivas, etc.
Polímeros Isolantes: O polietileno (em todas as suas formas) é um excelente isolante
elétrico, usado para isolamento de cabos elétricos devido à sua alta resistência elétrica.
d) Que propriedades pode-se destacar para usar polietileno para armazenar solução de
bateria?
se deve a várias de suas propriedades, por exemplo, Alta Resistência Química, Baixa
Permeabilidade, Resistência ao Impacto e Isolante Elétrico.
06. Ainda com base no artigo “Polietileno: Principais Tipos, Propriedades e Aplicações”
a) Quais são os tipos de síntese utilizadas na obtenção dos polímeros apresentados?
Polimerização por Radicais Livres (alta pressão)
Polimerização por Catalisadores Ziegler-Natta (baixa pressão)
Polimerização com Catalisadores Metalocênicos
b) Quais as diferenças entre elas?
Radicais livres produz cadeias altamente ramificadas
Ziegler-Natta gera cadeias lineares e maior cristalinidade
Metalocênicos Proporciona melhor controle da distribuição de ramificações e peso
molecular, resultando em propriedades mecânicas superiores
07. Diferenciar os seguintes Termos, apresentando exemplos em cada caso
a) Cadeias Lineares e Cadeias com ligações cruzadas;
Lineares: Sem ligações cruzadas, flexíveis (ex: Polietileno).
Com Ligações Cruzadas: Rígidas e resistentes (ex: Borracha vulcanizada).
b) Polímero de adição e Polímero de condensação;
Adição: Formados sem eliminar grupos funcionais (ex: Polietileno, Polipropileno).
Condensação: Formados com eliminação de subprodutos, como água (ex: Poliéster,
Poliamida).
c) Encadeamento e estaticidade em polímeros;
Encadeamento: Como monômeros se conectam (ex: PE é linear).
Estaticidade: Rigidez ou flexibilidade (ex: PE é flexível, PET é rígido).
d)Massa média molar e Grau de polimerização.
Massa Média Molar: Média das massas das moléculas do polímero (ex: PE ≈ 100.000
g/mol).
Grau de Polimerização: Número médio de monômeros por cadeia (ex: PE ≈ 2.000
monômeros).
08. Ainda com base no artigo “Polietileno: Principais Tipos, Propriedades e Aplicações”
a) Quais são os aditivos dos polímeros?
- Plastificantes
- Pigmentos/Corantes
- Estabilizantes UV
- Agentes Antiestáticos
- Antioxidantes
- Agentes Nucleantes
- Retardantes de Chama
b) Como eles podem mudar as propriedades do material final?
- Durabilidade: Antioxidantes e estabilizantes UV prolongam a vida útil.
- Aparência: Pigmentos mudam a cor, enquanto agentes nucleantes melhoram a
transparência
- Resistência ao Calor e Fogo: Retardantes de chama melhoram a segurança
contra incêndios.
- Propriedades elétricas: Agentes antiestáticos evitam acúmulo de eletricidade
estática.
- Flexibilidade/Rigidez: Plastificantes aumentam a flexibilidade; agentes
nucleantes aumentam a rigidez.
09. Apresente o significado das seguintes palavras utilizadas na linguagem dos polímeros:
a) Carga e Carga reforçante;
Carga: São materiais adicionados ao polímero para reduzir custos e alterar algumas
propriedades, como densidade e dureza, sem melhorar significativamente a resistência
mecânica. Exemplos: carbonato de cálcio, talco.
Carga Reforçante: Além de reduzir custos, essas cargas melhoram as propriedades
mecânicas, como resistência à tração e rigidez. Exemplos: fibra de vidro, negro de
fumo.
b) Lubrificante e estabilizantes;
Lubrificante: Facilita o processamento do polímero, reduzindo o atrito entre o material
e as superfícies de máquinas. Exemplos: ácido esteárico, cera de polietileno.
Estabilizantes: Protegem o polímero contra degradação devido ao calor, luz ou
oxigênio durante o processamento e uso. Tipos comuns incluem antioxidantes e
estabilizantes UV.
c) Aditivos: Anti-UV e Retardante de chama;
Anti-UV: Protegem o material da degradação causada pela exposição à radiação
ultravioleta, aumentando a durabilidade em ambientes externos. Exemplo:
benzotriazol.
Retardante de Chama: Aditivos que reduzem a inflamabilidade do polímero,
melhorando a segurança contra incêndios. Exemplo: trióxido de antimônio.
d) Espumas e plásticos reforçados.
Espumas: Polímeros com estrutura celular que os torna leves e isolantes, com
aplicação em acolchoamento e isolamento térmico. Exemplo: espuma de poliuretano.
Plásticos Reforçados: Polímeros combinados com fibras ou partículas reforçantes para
aumentar a resistência mecânica e a rigidez. Exemplo: plástico reforçado com fibra de
vidro (FRP).
10. Quais são os processos de degradação que ocorrem nas cadeias dos polímeros? Explique
com exemplos.
- Degradação Térmica: Ocorre devido à exposição a altas temperaturas, quebrando as
ligações covalentes nas cadeias poliméricas.
Exemplo: O PVC (Policloreto de Vinila), quando aquecido acima de 150°C, libera
cloreto de hidrogênio (HCl), resultando na degradação do material.
- Degradação Foto-oxidativa: Causada pela combinação de luz ultravioleta (UV) e
oxigênio, levando à quebra das cadeias poliméricas.
Exemplo: O polietileno (PE) exposto ao sol por longos períodos se torna quebradiço
devido à formação de radicais livres que atacam as cadeias poliméricas.
- Degradação Oxidativa: Envolve a reação do polímero com oxigênio, especialmente a
altas temperaturas, resultando em fragilidade e descoloração.
Exemplo: A borracha natural (NR) pode oxidar com o tempo, especialmente em
presença de ozônio, causando fissuras na superfície (ozonólise).
- Degradação Hidrolítica: A quebra das cadeias poliméricas ocorre devido à reação com
água ou umidade, particularmente em polímeros contendo grupos suscetíveis à
hidrólise.
Exemplo: Nylon (poliamida) e poliéster podem degradar em ambientes úmidos,
afetando suas propriedades mecânicas.
- Degradação Biológica: Causada pela ação de microrganismos (bactérias, fungos) que
utilizam o polímero como fonte de carbono.
Exemplo: Polímeros biodegradáveis como o ácido polilático (PLA) são decompostos
em ambientes compostáveis por microrganismos.
- Degradação Mecânica: Resulta da aplicação repetida de tensões ou forças, causando a
ruptura das cadeias poliméricas.
Exemplo: A borracha usada em pneus sofre degradação mecânica devido ao atrito
constante com o solo.
- Degradação Química: Ocorre pela exposição a substâncias químicas agressivas que
atacam as cadeias poliméricas.
Exemplo: Policarbonato (PC) pode ser afetado por álcalis fortes, resultando na quebra
de suas cadeias.