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Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Jairo José de Oliveira Andrade – PUCRS Propriedades dos polímeros Capítulo 41 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Polímeros materiais compostos de origem natural ou sintética com massa molar elevada, formados pela repetição de um grande número de unidades estruturais básicas. • Características principais • boa resistência à corrosão • baixa massa específica • boas características de isolamento térmico e elétrico. Generalidades Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Plástico nome popular empregado para os polímeros pela propriedade de plasticidade que este material apresenta, ou ainda, por ser uma das fases do polímero antes da sua conformação. Generalidades Plástico ≠ Polímero Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Produtos petroquímicos • Os materiais poliméricos são oriundos de hidrocarbonetos, derivados de petróleo. • No Brasil, a Petrobrás detém a tecnologia para a exploração do petróleo, com 75% da produção nacional na Bacia de Campos, Rio de Janeiro. Figura 1 - Exemplo de uma plataforma de petróleo (Fonte: http://pt.wkipedia.org. Acesso em: mar. 2007). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Produtos gerados: as parafinas, as olefinas, o naftaleno e os hidrocarbonetos aromáticos (metano, propano, etano, etileno, propileno, butenos, ciclohexanos, benzeno, tolueno). • Processo de produção: destilação, realizado em refinarias de petróleo. consiste em separar fluidos com pontos de ebulição diferentes através do aquecimento dos mesmos Produtos petroquímicos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 2 - Refinaria de petróleo (Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Refinaria. Acesso em: mar. 2007) Produtos petroquímicos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Na destilação são extraídos inicialmente (fase primária) as principais frações do petróleo • Gasolina • óleo diesel • nafta • solvente • querosene • GLP (gás de cozinha). Produtos petroquímicos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Tipos de indústria petroquímica • Indústria primária (1a geração) transforma a nafta em produtos petroquímicos básicos • Olefinas (eteno, propeno e butadieno); • Aromáticos (xileno e tolueno). • Indústria secundária (2a geração) transforma os produtos petroquímicos básicos em polímeros • Ex.: polipropileno e polietileno. • Indústria terciária (3a geração ou de transformação) os polímeros são modificados por meio de aditivos e conformados nos produtos de consumo • embalagens, brinquedos, tubulações, pneus, tintas, entre outros. Produtos petroquímicos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Materiais introduzidos intencionalmente para tornar um polímero mais adequado para uma dada condição de aplicação. • Plastificantes • São geralmente líquidos de baixas pressões de vapor e pesos moleculares reduzidos, com moléculas de pequeno tamanho; • Proporciona flexibilidade, ductilidade e tenacidade aos polímeros. • Empregados em materiais frágeis à temperatura ambiente PVC e os copolímeros de acetato, na fabricação de lâminas finas ou películas, tubos, cortinas, entre outros. Aditivos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Pigmentos • Finalidade colorir e dar opacidade a um polímero. • Barreira aos ataques dos raios ultravioleta • estabilidade química • Dióxido de titânio (TiO2) • Pigmento branco • bastante utilizado maior poder de cobertura, maior brilho e menor custo. Aditivos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Estabilizadores • Evitam a degradação de polímeros quando expostos à radiação ultravioleta e oxidação. • sais, fosfitos e cetonas. • Estabilizantes térmicos utilizados para evitar uma série de reações iniciadas pelo HCl formado durante o próprio processo de formação do polímero, como no caso do PVC. • carbonato básico de chumbo, os estearatos, entre outros. Aditivos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Retardadores de chama • Aumentam a resistência à inflamabilidade dos polímeros através da diminuição da temperatura no local de queima • Reação química, • Compostos que interferem no processo de combustão. • Polietileno, nylon e poliestireno inflamáveis na sua forma pura • empregados na fabricação de roupas e brinquedos. • Compostos clorados ou bromados, os fosfatos orgânicos e o trióxido de antimônio. Aditivos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Cargas • Objetivo: melhorar as propriedades dos polímeros com um custo reduzido • As cargas de reforço tem como objetivo aumentar a resistência mecânica da peça fabricada. • Fibras de vidro e o negro de fumo. • Os materiais inertes são incorporados aos polímeros para diminuir o custo de produção. • Talco e a serragem. Aditivos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Técnicas de conformação dos polímeros • O método mais tradicional moldagem • Moldagem por injeção • Tempo do ciclo de moldagem: 10 a 30s para materiais termoplásticos, sendo superior para polímeros termofixos, pois a cura destes ocorre quando o material encontra-se sob pressão no molde. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Técnicas de conformação dos polímeros Figura 4 – Etapas do processo de injeção: (a) plastificação; (b) injeção propriamente dita; (c) extração (Ipiranga Petroquìmica, 2000) a) O material polimérico é amolecido em um compartimento aquecido; b) Em seguida o material é injetado sob alta pressão em um molde com temperatura mais baixa; c) Após, o molde é aberto e o material é ejetado. Com o fechamento do molde há o recomeço do ciclo. • Moldagem por injeção Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Técnicas de conformação dos polímeros • Moldagem por extrusão • Uma rosca mecânica ou um parafuso sem fim propele o material peletizado através de uma zona aquecida, onde o material aquecido é compactado, fundido e moldado na matriz. • Na saída, o material é comprimido contra uma matriz com o perfil desejado, podendo ser resfriado, calibrado, cortado ou enrolado. • Tal técnica é empregada para produzir materiais contínuos, como tubos, bastões, folhas finas e filamentos. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Técnicas de conformação dos polímeros • Moldagem por extrusão Figura 5 – Esquema de máquina extrusora de materiais plásticos (Higgins, 1982, p. 123) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Técnicas de conformação dos polímeros • Moldagem por compressão • O material é inserido dentro de um molde. Ambas as partes são aquecidas e o molde é fechado, com aplicação de calor e pressão no seu interior. • Utilizada tanto para materiais termoplásticos quanto termofixos, porém despende maior tempo e custo para os termoplásticos. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Técnicas de conformação dos polímeros • Moldagem por compressão Figura 6 – Diagrama esquemático de um equipamento para moldagem por compressão (Billmeyer Jr. citado por Callister Jr., 2002, p. 346)Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Técnicas de conformação dos polímeros • Moldagem por fundição • O material é aquecido e vertido em um molde e deixado em repouso para solidificar. • Em polímeros termoplásticos a solidificação ocorre devido ao resfriamento do material dentro do molde • Nos termofixos, o endurecimento é ocasionado pelas reações de polimerização do material em temperaturas elevadas. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Técnicas de conformação dos polímeros • Moldagem por insuflação Figura 7 – Representação esquemática do processo de insuflação (Rodolfo Jr., Nunes e Ormanji, 2006, p. 246) 1. 2. Um pedaço de tubo feito com o polímero é extrudado; e 3. Inserido no molde com a forma desejada no estado semifundido; 4. 5. É injetado ar ou vapor sob pressão no interior do tubo forçando as suas paredes a se conformarem de acordo com o contorno do molde; 6. O produto final é ejetado. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Massa específica • Os materiais poliméricos apresentam massa específica mais baixa que os metais e as cerâmicas Material Massa específica (g/cm3) Polimérico 0,90 - 1,50 Metálico 7,85 Cerâmico 3,30 •Quadro 1 – Valores de massa específica para materiais (MANO, 2000) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Estabilidade dimensional • Propriedade importante para aplicações como engrenagens e peças de encaixe. • A variação de umidade é um dos principais fatores que alteram tal propriedade, pois a água absorvida aumenta o volume e a massa específica da peça. • A remoção da água pode acarretar o aparecimento de vazios e microfraturas que modificam as propriedades do material. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Comportamento mecânico • As propriedades elásticas dos polímeros apresentam variação com o decorrer do tempo mesmo em condições normais. • A resposta molecular de um polímero para atingir o equilíbrio com as forças externas é lenta • material continua a deformar ou flui quase que indefinidamente com a aplicação da tensão Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Comportamento mecânico Figura 8 – Principais grupos de materiais poliméricos de acordo com o seu comportamento mecânico até a ruptura (Callister Jr., 2002) s e Frágil Dúctil Altamente elástico Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Comportamento mecânico Figura 9 – (a) Corpo-de-prova de material polimérico (b) ensaio de tração: alongamento do corpo- de-prova próximo à ruptura (a) (b) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Comportamento mecânico Figura 10 – Alongamento de um corpo-de-prova após a ruptura Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros Figura 11 – Diagramas tensão-deformação para o polietileno de baixa densidade a diferentes temperaturas (Higgins, 1982, p. 284) • Comportamento mecânico • Influência da temperatura Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Comportamento mecânico Polímero Tg (oC) Policarbonato 150 Poliestireno 100 PVC 87 Náilon 6,6 57 Polipropileno -10 Policloropreno (neoprene) -50 Polietileno de alta densidade -90 Polidimetil siloxano (silicone) -123 •Quadro 2 – Temperaturas de transição vítrea para alguns polímeros selecionados (Callister Jr., 2002) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Comportamento mecânico • O peso molecular também influencia nas propriedades dos polímeros • 100 g/mol → gases • 1.000 g/mol → sólidos pastosos, resinas moles • 10.000 g/mol → polímeros sólidos de interesse na Engenharia. • Polímeros com elevada cristalinidade ou que apresentem estrutura rígida aromática, possuem altos valores de módulo de elasticidade • 0,002 GPa → elastômero de estireno-butadieno; • 4,8 GPa → resinas fenólicas; • Já os metais: até 400 GPa, como no caso do Tungstênio. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Resistência ao impacto • Polímeros cristalinos e amorfos frágeis à baixas temperaturas. • Fratura de polímeros termofixos frágil. • Fratura de polímeros termoplásticos dúctil ou frágil. • Fatores que influenciam temperatura, taxa de deformação e presença de entalhes. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Permeabilidade a gases e vapores • Importância materiais que serão empregados em embalagens. • De uma forma geral baixa permeabilidade. • A borracha butílica (copolímero de isobutileno e isopreno) é empregada em pneus pela impermeabilidade a gases, propriedade que é devida à cristalinidade imposta ao material quando sujeito à tração. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Inflamabilidade • Aquecimento de um polímero orgânico modificações físico- químicas, • Decompõe em produtos voláteis. • Polímeros de fácil decomposição entram em combustão rapidamente • Nitrato de celulose • Polímeros termofixos maior dificuldade de combustão • Empregados na fabricação de peças para uso elétrico Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Propriedades térmicas e elétricas • Elevados valores para o coeficiente de dilatação térmica linear dos polímeros • = 2,3.10-4/oC. • Borracha de silicone o dobro • Apresentam baixa condutividade térmica • 0,12 W/m.K (polipropileno) • 0,48 W/m.K (polietileno alta densidade) • Cobre eletrolítico = 390 W/m.K. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Propriedades dos polímeros • Propriedades térmicas e elétricas • São isolantes elétricos • Resistividade igual a 1014 .m (PVC) e 1016 .m (polietileno de alta densidade). • Ligas metálicas valores entre 10-7 e 10-8 .m. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Tipos de polímeros • Polímeros termoplásticos • Polímeros termofixos • Elastômeros ou elastoméricos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros termoplásticos • Amolecem e fluem quando submetidos a uma dada temperatura e pressão • Apresentam possibilidade de reciclegem • Não apresentam um reticulado cristalino preponderante, podendo fundir somente em certas faixas de temperatura. • Materiais de baixo custo, alta produção, facilidade de processamento e baixo nível de resistência mecânica comparados a outros tipos de polímeros. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros termoplásticos • Polietileno (PE) • Pode-se produzir 5 tipos diferentes, de acordo com as condições da reação e do sistema catalítico empregado na polimerização: 1) Polietileno de baixa densidade (PEBD ou LDPE); 2) Polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE); 3) Polietileno linear de baixa densidade (PELBD ou LLDPE); 4) Polietileno de ultra-alto peso molecular (PEUAPM ou UHMWPE); 5) Polietileno de ultra baixa densidade (PEUBDou ULDPE). Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros termoplásticos • Polietileno de baixa densidade (PEBD ou LDPE) • Apresenta estrutura ramificada • Parcialmente cristalino (50-60%) • Boa tenacidade • Satisfatória resistência ao impacto e a algumas soluções aquosas (inclusive a elevadas temperaturas), • Sofre com o ataque de solventes alifáticos, clorados e aromáticos; • Empregos: filmes para embalagens industriais e agrícolas, brinquedos e utilidades domésticas, revestimentos de fios e cabos, dutos e mangueiras Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros termoplásticos • Polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE) • É o quarto termoplástico mais vendido no mundo; • Baixo numero de ramificações em sua cadeia maior cristalinidade e densidade; • Polímero de elevada rigidez e resistência à tração se comparado aos outros tipos de polietileno • Usos: fios, cabos, malhas redes, tubos rígidos, isolamento de fios e cabos elétricos, entre outros. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros termoplásticos • Polietileno linear de baixa densidade (PELBD ou LLDPE) • É um material com grande capacidade de selagem a quente, desta forma podendo ser empregado em embalagens de gêneros de primeira necessidade, substituindo o PEBD • São conformados por extrusão e por injeção • Empregos: fraldas descartáveis, recipientes, artigos flexíveis, entre outros. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Polietileno de ultra-alto peso molecular (PEUAPM ou UHMWPE) • Elevada resistência à abrasão, ao impacto e à ação de alguns produtos químicos, como álcalis, ácidos, solventes, combustíveis, detergentes e oxidantes • Emprego em diversos tipos de indústrias (mineração, têxtil, química, alimentícia, bebidas, papel e celulose) • As moldagens por compressão ou prensagem adequadas. Polímeros termoplásticos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Polietileno de ultra baixa densidade (PEUBD ou ULDPE): • Características diferenciadas em relação ao PELDB • Melhores propriedades ópticas • Melhor resistência e flexibilidade • O principal emprego resina modificadora, principalmente para polietileno o PEAD, PEBD e o polipropileno Polímeros termoplásticos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Poliestireno (PS) • Material de elevada dureza, rigidez e resistência à tração, amolecendo em temperaturas de 90-95 °C, com baixo custo. • É inodoro, insípido e atóxico, possuindo pequena absorção de umidade. Apresenta resistência aos álcalis e é solúvel em ésteres, hidrocarbonetos aromáticos e clorados; • Poliestireno expandido (EPS) isopor® • Usos isolamento térmico, em construções como câmaras frigoríficas, no preenchimento de juntas de dilatação, nas lajes nervuradas e na fabricação de concreto leve. Polímeros termoplásticos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Polipropileno (PP) • Polímero termoplástico derivado do gás propeno de moderada resistência mecânica • Boa resistência química, • Atacado por certos compostos halogenados, ácido nítrico, hidrocarbonetos aromáticos e clorados; • Usos fabricação de tubos e conexões rosqueáveis e soldáveis para condução de água, bem como em fibras empregadas no concreto, • Minimizar as fissuras de retração plástica em pavimentos e aumentar a resistência à tração do concreto projetado Polímeros termoplásticos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Policloreto de vinila (PVC) • 57% de cloro (NaCl) e 43% do eteno (petróleo) • Principais características: bom isolante elétrico, térmico e acústico, baixa permeabilidade a gases e líquidos, baixo consumo de energia para sua fabricação, boa resistência à oxidação e à corrosão e baixa combustibilidade (é auto- extinguível); • Boa resistência à degradação química, sendo vulnerável a alguns compostos: solventes clorados, aromáticos, cetônicos e tetrahidrofurânicos • Presentes em colas, mastiques, tintas e vernizes; Polímeros termoplásticos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Policloreto de vinila (PVC) • Na Engenharia Civil, o PVC extrudado é utilizado para a fabricação de tubulações, perfis de janelas, revestimentos de cabo • Produtos em PVC flexível isolamento elétrico devido à baixa condutividade. Polímeros termoplásticos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Policarbonato (PC) • Ácido carbônico + bisfenol • Material com boa estabilidade dimensional, resistência ao escoamento e às intempéries, apresentando uma boa transparência. Possui baixa resistência à abrasão, podendo ser facilmente riscado • Na Engenharia Civil substituição do vidro em coberturas e fechamentos que exigem iluminação natural, principalmente devido às suas características de alta resistência ao impacto • 250 vezes maior que o vidro e 50 vezes maior que o acrílico Polímeros termoplásticos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Politetrafluoretileno (PTFE) • Teflon® plástico com maior resistência à agentes químicos; • Principais características: baixo coeficiente de atrito, bom isolamento elétrico, baixa condutividade térmica, excelente resistência química (solventes e reagentes), propriedades mecânicas satisfatórias mesmo a baixas temperaturas. • Usos fabricação de mantas (fibra de vidro inseridas em uma matriz de PFTE) empregadas na construção de tensoestruturas Polímeros termoplásticos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Polimetil metacrilato (PMMA) • Conhecido como acrílico. • Apresenta certa semelhança ao vidro; • Apresenta características ópticas e mecânicas superiores ao poliestireno, mas apresenta um custo mais elevado Polímeros termoplásticos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Poliacetato de vinila (PVA ou PVAc) • Material formado pela polimerização do acetato de vinila; • Fracas propriedades mecânicas, não sendo adequado para a moldagem de materiais; • Apresenta uma elevada adesividade emprego sob a forma de emulsão em tintas de interiores e na fabricação de adesivos do tipo cola branca. Polímeros termoplásticos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • São também chamados de termorrígidos • Amolecem e fluem sob dada temperatura e pressão adquirindo a forma do molde, com subseqüente solidificação. • Novas aplicações de temperatura e pressão não exercem influência no material, tornando os materiais infusíveis, insolúveis e não recicláveis. • Normalmente, apresentam maior resistência ao calor que os materiais termoplásticos • São amorfos Polímeros termofixos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Resinas epóxi (ER) • As resinas não são aplicadas isoladamente, mas necessitam da presença de um catalisador para polimerizar o material e ocorrer o endurecimento. O conjunto resina + catalisador é denominado sistema epóxi. • Principais tipos de catalisadores fenóis, álcoois, aminas, amidas e ácidos carboxílicos. • Usos na Engenharia Civil • injeção de fissuras e trincas, união de aço e concreto em reforços, união de concretos com diferentes idades, argamassas para preenchimento de descontinuidades nos elementos e como adesivos para união de argamassas e concretos em reparos. Polímerostermofixos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Polidimetil-siloxano • São os silicones. • termofixos (quando vulcanizados com peróxido orgânico) ou elastoméricos. • Principais propriedades boa resistência elétrica, antiaderência, elevadas resistências químicas e térmicas, resistência ao intemperismo, baixa tensão superficial e repelência à água. • Usos juntas de dilatação em concreto, na vedação de esquadrias de alumínio, louças sanitárias e janelas. • Fabricação de tintas melhora a aderência e a resistência ao fendilhamento, ao risco e à abrasão. Polímeros termofixos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Poliamidas • Nome comercial nylon® • Fios de grande resistência • Apresentam boa resistência à tração, resistência química e fácil moldagem. • Desvantagem materiais higroscópicos • Diminuição das suas propriedades mecânicas devido ao aumento de volume quando da incorporação de água. Fibras de vidro incorporadas ao material minimizam esse efeito Polímeros termofixos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Também denominados de elastômeros ou borrachas. • Na temperatura ambiente podem apresentar deformações superiores ao seu comprimento original • Recuperação elástica total quando a tensão é retirada • Presença de cadeias com baixa densidade de ligações cruzadas na estrutura do material. Polímeros elastoméricos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros elastoméricos • Borracha Natural (NR – natural rubber) • Não é adequada para o emprego nas Engenharias • Material mole e pegajoso • Pequena resistência à abrasão. • Vulcanização • Aumento do módulo de elasticidade • Acréscimo do limite de resistência à tração e da resistência à degradação por oxidação. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros elastoméricosC C H H CH3 + (m+n)S C H C H H C C H H CH3 C H C H H C C H H CH3 C H C H H C C H H CH3 C H C H H (S)m (S)n • Vulcanização: adição de moléculas de enxofre ao elastômero sob elevadas temperaturas • Formação de ligações cruzadas Figura 12 – Processo de vulcanização da borracha (Callister Jr., 2002) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros elastoméricos • Estireno-butadieno (SBR – styrene-butadiene rubber) • É um copolímero aleatório do butadieno estireno, considerado como uma borracha de uso geral. • Possui boa resistência contra o inchamento na presença de ácidos e bases, mas não resiste quando em contato com óleos minerais, graxas de lubrificação, gasolina e hidrocarbonetos alifáticos. • Na Engenharia Civil, o SBR pode ser empregado na fabricação de concreto polímero, que apresenta um aumento de resistência em relação ao concreto convencional de até 50%. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros elastoméricos • Policloropreno (CR) • Nome comercial neoprene. • Possui boa resistência ao envelhecimento, às intempéries, ao ataque do ozônio e a determinados agentes químicos, sendo dificilmente inflamável. • Pode ser atacado por hidrocarbonetos clorados, ésteres, éter e cetonas. • Usos aparelhos de apoio em pontes, viadutos e em algumas estruturas pré-fabricadas Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros elastoméricos • Polietileno clorosulfonado • É uma borracha sintética obtida através da reação do polietileno com o cloro e o dióxido de enxofre. • Nome comercial hypalon® • Principais características resistência ao ataque de diversos compostos químicos, resistência a elevadas temperaturas de trabalho (~150°C), baixa inflamabilidade, boa resistência à abrasão e elevada resistência ao ozônio. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Polímeros elastoméricos • Isobutileno-isopreno • Conhecido como borracha butílica. • Características excelente resistência às intempéries e envelhecimento e baixa permeabilidade, podendo ser utilizado em uma faixa que varia de -40ºC até +150ºC. • Após a vulcanização torna-se termofixo, com baixa permeabilidade aos gases e elevada resistência ao intemperismo • Na Engenharia Civil mantas poliméricas para impermeabilização de estruturas Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Tipos de polímeros •Quadro 4 – Valores de algumas propriedades de materiais poliméricos (Callister Jr., 2002) Massa específica (g/cm3) Módulo de elasticidade (GPa) Coeficiente de Poisson Limite de escoamento (MPa) Limite de resistência à tração (MPa) Alongamento (%) Cloreto de polivinila 1,30-1,58 2,41-4,14 0,38 40,7-44,8 40,7-51,7 40-80 Estireno-butadieno 0,94 0,002-0,01 - - 6,9-24,1 400-600 Silicone 1,10-1,60 - - - 10,3 100-800 Epóxi 1,11-1,40 2,41 - - 276-90,0 3-6 Náilon 1,14 1,59-3,79 0,39 55,1-82,8 94,5 15-80 Policarbonato 1,20 2,38 0,36 62,1 62,8-72,4 110-150 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Tipos de polímeros •Quadro 4 (continuação) – Valores de algumas propriedades de materiais poliméricos •(Callister Jr., 2002) Massa específica (g/cm3) Módulo de elasticidade (GPa) Coeficiente de Poisson Limite de escoamento (MPa) Limite de resistência à tração (MPa) Alongamento (%) Poliéster 1,04-1,46 2,06-4,41 - - 41,4-89,7 <2,6 Poliestireno 1,05 2,28-3,28 0,33 - 35,9-51,7 1,5-2,5 Polietileno de alta densidade 0,96 1,08 - 26,2-33,1 22,1-31,0 10-1200 Polipropileno 0,90 1,14-1,55 31-37,2 31,0-41,4 100-600 Politetrafluoretileno 2,17 0,40-0,55 0,46 20,7-34,5 200-400
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