MATERIAIS PLASTICOS

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MATERIAIS PLÁSTICOS 
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA I 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
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MATERIAIS PLÁSTICOS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
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MATERIAIS PLÁSTICOS
• PLÁSTICOS são materiais poliméricos classificados 
como: Termoplásticos ou termofixos.
Características básicas:
• Baixa rigidez
• Baixa resistência
• Baixa tenacidade
• Atacados por ultravioletas
• Baratos
• Fácil fabricação
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
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Universidade Santa Cecília – Santos / SP
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MATERIAIS PLÁSTICOS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
• Quimicamente, os plásticos são polímeros 
formados por várias cadeias de 
macromoléculas de alto peso molecular.
• Os polímeros são fabricados a partir de 
compostos químicos simples, chamados 
monômeros.
• O processo de transformação desses 
monômeros, formando o polímero, é 
chamado polimerização. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
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MATERIAIS PLÁSTICOS
• A ligação entre os monômeros é feita através 
de pontos reativos, isto é, átomos ou grupos 
de átomos do monômero, capazes de efetuar 
uma nova ligação química, seja pelo 
rompimento de insaturações ou pela 
eliminação de moléculas simples (H2O, NH3
etc...). Se existirem três ou mais pontos 
reativos no monômero, o polímero será 
tridimensional.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
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Universidade Santa Cecília – Santos / SP
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MATERIAIS PLÁSTICOS
POLIMERIZAÇÃO POR ADIÇÃO
CADEIAS BIFUNCIONAIS LINEARES
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
POLIMERIZAÇÃO POR CONDENSAÇÃO
CADEIAS 
POLIFUNCIONAIS 
TRIDIMENSIONAIS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
COPOLÍMEROS
• Quando todas as 
unidades básicas 
repetidas (meros) são 
iguais = 
homopolímero
• Se duas ou mais 
unidades básicas 
diferentes (meros) 
participam das 
moléculas = 
copolímero
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
COPOLÍMEROS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
CARACTERISTICAS ESTRUTURAIS DOS POLÍMEROS
GRAU DE POLIMERIZAÇÃO 
Número n de meros de cada 
cadeia polimérica (estatístico)
PESO MOLECULAR
Produto de n pelo peso 
molecular de cada mero
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
CARACTERISTICAS ESTRUTURAIS DOS POLÍMEROS
COMPRIMENTO ESTENDIDO
•
2
5.109
sin

 lmLEST
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
CARACTERISTICAS ESTRUTURAIS DOS POLÍMEROS
O ponto de fusão, a 
rigidez e a resistência 
aumentam com o grau 
de polimerização e com 
a complexidade da 
estrutura molecular
(a) –Polietileno
(b) –Polímero isotático
(c) –Polímero sindiotático
(d) –Polímero atático
Polipropileno (R=CH3)
Poliestireno 
(R=anel benzeno)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
CARACTERISTICAS ESTRUTURAIS DOS POLÍMEROS
Polímeros lineares: As unidades mero são unidas ponta a ponta em cadeias 
únicas. Grande quantidade de ligações de Van der Waals entre as cadeias.Ex: 
polietileno, PVC, poliestireno, polimetilmetacrilato, poliamidas (Nylon) 
Polímeros ramificados: Cadeias de 
ramificações laterais encontram-se 
conectadas as cadeias principais. 
Diminuição da densidade do 
polímero. Ex: mesmos acima mas 
com baixa densidade.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
CARACTERISTICAS ESTRUTURAIS DOS POLÍMEROS
O grau de cristalinidade de um polímero 
depende da complexidade da sua cadeia 
molecular
Quanto mais complexa a cadeia, 
menos cristalina (mais amorfa), 
mais rígida e mais resistente será.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
CARACTERISTICAS ESTRUTURAIS DOS POLÍMEROS
Polímeros de rede
Possuem 3 ligações 
covalentes ativas formando 
redes tridimensionais: Ex: 
polímeros termofixos –
Baquelite, resina epoxi, 
etc...
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
CRISTALINIDADE DOS POLÍMEROS
Diferente dos metais e 
cerâmicos, existe um 
empacotamento de 
cadeias moleculares. 
Em geral são 
parcialmente cristalinos
Parte cristalina –com 
ordem
Parte amorfa – sem 
ordem 
Arranjo das cadeias moleculares em uma 
célula unitária para o polietileno
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
CRISTALINIDADE DOS POLÍMEROS
O grau de cristalinidade depende da taxa de resfriamento
durante a solidificação e da configuração da cadeia.
Quanto mais simples a cadeia 
maior a cristalinidade.
Maior a cristalinidade – maior a 
densidade
Maior a cristalinidade – maior a 
resistência mecânica
Maior a cristalinidade – maior a 
resistência ao calor (ao 
amolecimento)
Maior a cristalinidade – maior a 
resistência à degradação. 
(dissolução)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
CRISTALINIDADE DOS POLÍMEROS
Alguns resultados experimentais mostraram claramente a existência de ordem 
a longa distância (cristalinidade) nos materiais poliméricos.
Difração de Raio-X Microscopia ótica com luz polarizada
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
CRISTALINIDADE DOS POLÍMEROS
Esferulitas são lamelas que crescem a partir de um núcleo.
Esferulita
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
TERMOPLÁSTICOS E TERMOFIXOS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
TERMOPLÁSTICOS E TERMOFIXOS
TERMOPLÁSTICOSTERMOFIXOS
Amaciam com o aumento de 
temperatura e endurecem com a 
diminuição de temperatura – processos 
reversíveis.
Maioria dos polímeros lineares 
formados por adição e com alguma 
ramificação.
São, em geral, menos rígidos, menos 
resistentes e mais dúcteis.
“Polimerizam” com o aumento de 
temperatura, tornando-se “duros”; não 
amaciam com subsequente aumento de 
temperatura.
Todos os polímeros formados por 
condensação e os lineares com “cross-
linking”.
São, em geral, mais rígidos, mais 
resistentes e mais frágeis.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
TERMOPLÁSTICOS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
TERMOFIXOS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
PROPRIEDADES MECÂNICAS
As propriedades mecânicas são fortemente 
dependentes da temperatura, do peso molecular 
e da umidade relativa!
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
PROPRIEDADES MECÂNICAS
Curva A: polímeros frágeis 
termofixos 
(polimetilmetacrilato-
acrílico) (fenolformaldeído-
baquelite) 
Curva B: polímeros 
plásticos: polietileno PTFE 
teflon, PVC, PP, etc ... 
(termoplásticos)
Curva C: polímeros 
altamente elásticos 
(elastômeros -borrachas) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
PROPRIEDADES MECÂNICAS
Determinação da 
tensão de 
escoamento e da 
resistência à 
tração em 
polímeros 
termoplásticos
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
DEFORMAÇÃO DE UM POLÍMERO SEMICRISTALINO
•A formação de 
estricção não é 
estável como 
nos metais, 
alastrando se a 
todo o c.p. antes 
da fratura
•Fenômeno 
“semelhante” ao 
endurecimento 
por deformação 
plástica nos 
metais
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
DEFORMAÇÃO DE CORPOS DE PROVA POLIMÉRICOS
•Corpos de prova de 
materiais poliméricos (da 
esquerda para a direita): a) 
C.P. não testado com 
diâmetro de 7,6 mm; C.P. de 
polietileno de alta densidade 
(HDPE) testado 
parcialmente; C.P´s de 
Nylon 101 e PTFE após 
ruptura, com baixa 
deformação.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
DEFORMAÇÃO DE UM ELASTÔMERO
REPRESENTAÇÃO 
DAS MOLÉCULAS 
DA CADEIA 
POLIMÉRICA
COM LIGAÇÕES 
CRUZADAS EM a) 
NUM ESTADO NÃO 
TENSIONADO; b) 
DURANTE A 
DEFORMAÇÃO 
ELÁSTICA EM 
RESPOSTA À 
TENSÃO 
APLICADA.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
TEMPERATURA DE AMOLECIMENTO E DE TRANSIÇÃO VÍTREA
TEMPERATURA DE AMOLECIMENTO E DE TRANSIÇÃO VÍTREA PARA 
ALGUNS DOS POLÍMEROS USUAIS
MATERIAL
TEMPERATURA DE 
TRANSIÇÃO VÍTREA
ºC ºF
TEMPERATURA DE 
AMOLECIMENTO
ºC ºF
POLIETILENO BAIXA DENSIDADE -110 -165 115 240
POLITETRAFLUORETILENO -97 -140 327 620
POLIETILENO ALTA DENSIDADE -90 -130 137 279
POLIPROPILENO -18 0 175 347
NYLON 6.6 57 135 265 510
POLIETILENO TERAFTALATO 69 155 265 510
POLICLORETO DE VINILA 87 190 212 415
POLIESTIRENO 100 212 240 465
POLICARBONATO 150 300 265 510
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
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MATERIAIS PLÁSTICOS
TEMPERATURA DE AMOLECIMENTO E DE TRANSIÇÃO VÍTREA
VOLUME ESPECÍFICO VERSUS 
TEMPERATURA A PARTIR DO 
PONTO DE FUSÃO DE:
A – UM SÓLIDO AMORFO
B – UM SÓLIDO SEMICRISTALINO
C – UM SÓLIDO CRISTALINO
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
TEMPERATURA DE AMOLECIMENTO E DE TRANSIÇÃO VÍTREA
DEPENDÊNCIA DAS 
PROPRIEDADES DOS 
POLÍMEROS EM 
FUNÇÃO DA 
TEMPERATURA DE 
FUSÃO E DA 
TEMPERATURA DE 
TRANSIÇÃO VÍTREA, 
BEM COMO DO PESO 
MOLECULAR DO 
MESMO. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
ADITIVOS
PIGMENTOS
• Para dar cor ao polímero
ESTABILIZADORES
•Contra a deterioração por ação de agentes 
ambientais
• Antioxidantes
• Estabilizadores ultra-violeta
DE ENCHIMENTO (CARGA)
• Mais baratos que o polímero, 
melhoram a resistência e a dureza 
(1/3 de um pneu é enchimento de 
Carbono)
ANTIESTÁTICOS
• Melhoram a condutividade elétrica, 
reduzindo o perigo de faísca
PLASTIFICANTES
• Para aumentar a ductilidade e 
a tenacidade
• Podem liquefazer o polímero 
se adicionados em excesso 
(tintas)
RETARDANTES DE CHAMA
• Para reduzir a capacidade de 
inflamação (em roupas e 
brinquedos)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE TERMOPLÁSTICOS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE TERMOPLÁSTICOS
PELLETS
INJETORAS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
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Universidade Santa Cecília – Santos / SP
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE TERMOPLÁSTICOS
DIAGRAMA 
ESQUEMÁTICO 
DE UM 
DISPOSITIVO 
DE MOLDAGEM 
POR 
COMPRESSÃO
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE TERMOPLÁSTICOS
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UMA EXTRUSORA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE TERMOPLÁSTICOS
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UMA EXTRUSORA PARA FABRICAÇÃO 
DE FILMES FINOS POLIMÉRICOS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
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Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE TERMOPLÁSTICOS
ESQUEMA DE UMA EXTRUSORA 
PARA CHAPA FINA
FABRICAÇÃO DE FILME 
FINO POR SOPRO
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE TERMOFIXOS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE TERMOFIXOS
PROCESSO RIM
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
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Universidade Santa Cecília – Santos / SP
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTODE TERMOFIXOS
PEÇA FABRICADA 
PELOPROCESSO 
RIM
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE TERMOFIXOS
MOLDAGEM TRANSFER
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE TERMOFIXOS
(A) SOLIDIFICAÇÃO, (B) EMBUTIMENTO E (C) ENCAPSULAÇÃO
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS PLÁSTICOS 
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Universidade Santa Cecília – Santos / SP
Universidade Santa Cecília – Santos / SP
MATERIAIS PLÁSTICOS
PROCESSAMENTO DE ELASTÔMEROS
VULCANIZAÇÃO POR AUTOCLAVE