Materiais Poliméricos

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Materiais Poliméricos
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MATERIAIS POLIMÉRICOS E SUAS APLICAÇÕES
 Definição de polímeros
 Classificação
  Classificação quanto ao tipo de estrutura de cadeia (molecular)
- Polímero linear, Polímero ramificado, Polímero com ligações cruzadas e Polímero em rede;
- Configurações moleculares: Estereoisomerismo e Isomerismo geométrico 
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 Classificação Quanto ao Comportamento Frente à Temperatura
 - Termoplásticos
 - Termofixos
 Classificação Quanto ao tipo de reação química de síntese
 - Polimerização por adição
 - Polimerização por condensação
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Materiais Poliméricos
Química das Moléculas dos Polímeros
Politetrafluoretileno (PTFE)
Cloreto de polivinila (PVC)
Polipropileno (PP)
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Estruturas dos Meros para Alguns dos Poliméricos Mais Comuns
Polietileno (PE)
Cloreto de polivinila (PVC)
Politetrafluoretileno (PTFE)
Polipropileno (PP)
Poliestireno (PS)
Polímero
Estrutura repetida (Mero)
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Estruturas dos Meros para Alguns dos Poliméricos Mais Comuns
Polimetil-metacrilato (PMMA)
Fenol-Formaldeído
(Baquelite)
Poliexametileno
Adipamida (Náilon 6,6)
Polietileno tereftalato
(PET)
Policarbonato
Polímero
Estrutura repetida (Mero)
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Materiais Poliméricos
Classificação  Estrutura Molecular
Polímeros Lineares 
 São aqueles em que as unidades mero estão unidas ponta a ponta;
 Ligações intramoleculares  covalentes
- Ligações intermoleculares  van de Waals 
- Exemplos: cloreto de polivinila, poliestireno, náilon, polimetilmetacrilato
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Polímeros Ramificados
 Cadeias de ramificações lateriais encontram-se conectadas às cadeias principais;
 Eficiência de compactação da cadeia é reduzida  diminuição da densidade do polímero;
 Exemplos: polietileno de baixa e alta densidade (PEBD), (PEAD)
Materiais Poliméricos
Classificação  Estrutura Molecular
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Polímeros com Ligações Cruzadas
 Cadeias lineares adjacentes estão unidas umas às outras em várias posições através de ligações covalentes;
 Formação de ligações cruzadas: durante a síntese do polímero ou reação química não reversível em altas temperaturas
 Exemplos: borrachas
Materiais Poliméricos
Classificação  Estrutura Molecular
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Polímeros em Rede
 Unidades mero trifuncionais  três ligações covalentes ativas
 Formam rede tridimensionais
 Exemplos: materiais epóxi e à base de formaldeído
Materiais Poliméricos
Classificação  Estrutura Molecular
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Materiais Poliméricos
Homopolímero
Copolímero
 Quando todas as unidades repetidas ao longo de uma cadeia são do mesmo tipo
 Cadeias podem ser compostas por duas ou mais unidades mero diferentes
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Materiais Poliméricos
Copolímeros
a) aleatórios
b) alternados
c) em bloco
d) por enxerto
Unidades meros
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Materiais Poliméricos
Classificação  Comportamento Frente à Temperatura
 Amolecem quando são aquecidos e endurecem quando são resfriados, processos que são totalmente reversíveis e que podem ser repetidos;
 Materiais relativamente moles e dúcteis
 Polímeros lineares e algumas estruturas ramificadas
 Exemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), poliamidas
Polímeros Termoplásticos
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 São aqueles que se tornamam permanentemente duros quando submetidos a aplicação de calor e não amolecem com um aquecimento subsequente;
 São mais duros, mais fortes e mais frágeis, possuem melhor estabilidade dimensional;
 Exemplos: borrachas vulcanizadas, hidrogéis, resinas epóxis e fenólicas
Materiais Poliméricos
Classificação  Comportamento Frente à Temperatura
Polímeros Termorrígidos
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Materiais Poliméricos
Polimerização
Polimerização por Adição ou por Reação em Cadeia
Iniciação: reação entre uma espécie iniciadora e uma
unidade monomérica 
R= iniciador ativo
. = elétron não emparelhado
Propagação: crescimento linear da molécula
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Materiais Poliméricos
Polimerização
Terminação: extremidades ativas de duas cadeias que se
propagam podem reagir entre si  molécula não-reativa
Terminação: extremidade de uma cadeia ativa pode reagir
com um iniciador
Polimerização por Adição ou por Reação em Cadeia
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Materiais Poliméricos
Polimerização
Polimerização por Condensação ou Reação em Estágios
Etileno glicol
Ácido adípico
Poliéster
 Tempos de reação mais longos;
 Produzem com frequência monômeros trifuncionais
capazes de formarem polímeros com ligações cruzadas
e em rede
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Materiais Poliméricos
Características Mecânicas
Comportamento Tensão-Deformação
A – Polímero frágil
B – Plástico
C – Altamente elástico
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Materiais Poliméricos
Características Mecânicas
Fatores que Influenciam as Propriedades Mecânicas dos Polímeros no Estado Sólido
 Efeito do Peso Molecular ou Massa Molar de Polímeros 
 Efeito da Temperatura 
 Efeito da Velocidade do Ensaio 
 Efeito da Cristalinidade 
 Efeito das Ligações Cruzadas 
 Efeitos Plastificantes
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Efeito da Temperatura
 Diminuição do módulo de elasticidade
 Redução do limite de resistência à tração
 Melhoria da ductilidade
Materiais Poliméricos
Características Mecânicas
Polimetil-metacrilato
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Efeito da Cristalinidade 
À medida que o grau de cristalinidade aumenta, o módulo elástico, a resistência ao escoamento também aumentam (considerando-se um mesmo polímero).
Materiais Poliméricos
Características Mecânicas
Polímeros com graus de cristalinidade diferentes