Aula 10- Polímeros

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
Câmara de Materiais e Processos Construtivos 
Aula 10 
Disciplina: Materiais de Construção Civil I 
POLÍMERO 
como material de construção 
Quais os polímeros usados 
na construção civil? 
Polietileno (PE) 
Policloreto de vinila (PVC): Poliestireno expandido (EPS): 
Poliestireno expandido (EPS): 
Policloreto de vinila (PVC): 
Policarbonato (PC): 
Poliuretano 
Polidimetil-siloxano 
 Poliuretano: produto sólido, com textura de 
espuma, e aparência entre a cortiça e o 
poliestireno expandido. 
Aplicação: fixação de esquadrias em madeira e 
contra-marco em alumínio, telhas isotérmicas, 
isolamento térmico e acústico, fechamento de 
trincas. 
Resina Epoxi 
Porque usar os polímeros 
usados na construção civil? 
Plástico / Polímero 
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. 
A palavra plástico deriva do grego 
plastikos, “próprio para ser moldado ou 
modelado”. 
Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: 
Geraldo C. Isaia 
CONCEITO 
Polímeros: Materiais compostos de origem 
natural ou sintética com massa molar elevada, 
formada por um grande número de repetições de 
unidades estruturais básicas. 
Características principais: 
Boa resistência à corrosão 
Baixa massa específica 
Boas características de isolamento térmico e 
elétrico 
 
 
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 
ADITIVOS 
Materiais introduzidos intencionalmente para tornar um 
polímero mais adequado para uma dada condição de aplicação. 
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. 
 
Plastificantes 
ADITIVOS 
Pigmentos 
 
Finalidade →colorir e dar opacidade a um polímero. 
 
Barreira aos ataques dos raios ultravioleta estabilidade 
química 
São pigmentos: 
 Dióxido de titânio (TiO2) Pigmento branco - bastante 
utilizado → maior poder de cobertura, maior brilho e menor 
custo. 
 
 
ADITIVOS 
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. 
São estabilizadores: 
carbonato básico de chumbo, os estearatos, entre 
outros. 
 
 
ADITIVOS 
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, são empregados na fabricação de roupas e 
brinquedos. 
São retardadores de chama: 
 Compostos clorados ou bromados, os fosfatos orgânicos e 
o trióxido de antimônio. 
ADITIVOS 
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. 
 
 
CLASSIFICAÇÃO DOS 
POLÍMEROS 
 Termoplásticos; 
 Termofixos; 
 Elastômeros ou elastoméricos. 
CLASSIFICAÇÃO DOS 
POLIMEROS 
 Termoplásticos: são aqueles que amolecem e 
fluem quando submetidos a uma dada temperatura 
e pressão, sendo então moldados e posteriormente 
resfriados. No entanto, não perdem suas 
propriedades neste processo, podendo ser 
novamente amolecidos e moldados. São 
recicláveis. 
Exemplo: polietileno, poliestireno, cloreto de 
polivinila (PVC), acetato de polivinila (PVA), 
acrílicos. 
 Termofixos ou termorígidos: nestes, o processo 
de moldagem resulta da reação química 
irreversível entre as moléculas do material, 
tornando-o duro e quebradiço, não podendo ser 
moldado outra vez. Representam cerca de 20% do 
total consumido no país. Materiais não recicláveis. 
Exemplo: resinas epóxi, silicones e náilon. 
 Polímeros elastoméricos: Elastômeros ou 
borrachas são materiais que, na temperatura 
ambiente, podem apresentar deformação muitas 
vezes superiores ao seu comprimento original, com 
uma recuperação elática total quando a tensão é 
retirada. 
Exemplo: policroropreno (neoprene) e hypalon 
(borracha sintética). 
PORQUE UTILIZAR O POLÍMERO NA 
CONSTRUÇÃO CIVIL? 
Vantagens: 
 Pequeno peso específico; 
 Isolante elétrico; 
 Possibilidade de coloração como parte integrante 
do material; 
 Baixo custo; 
 Facilidade de adaptação à produção em massa e 
processos industrializados; 
 Imunidade à corrosão. 
Desvantagens: 
 Baixa resistência à tração; 
 Baixa resistência ao impacto; 
 Baixa deformação sob carga; 
 Baixa resistência ao calor; 
 Baixa resistência às 
intempéries. 
PRINCIPAIS PROCESSO DE 
OBTENÇÃO DOS POLMEROS 
 Moldagem por injeção; 
 Moldagem por extrusão; 
 Moldagem por compressão; 
 Moldagem por insuflação 
Todos esses processos baseiam-se sempre na 
aplicação de calor e pressão. 
Moldagem por injeção 
É o processo mais empregado para a fabricação de 
elementos de plásticos. 
Aproximadamente 60% das máquinas empregadas 
para a conformação dos plásticos são de injeção. 
Tal processo consiste, basicamente, em amolecer um 
material plástico em um compartimento aquecido e 
injetá-lo com alta pressão para o interior de um molde 
com temperatura mais baixa. Subsequentemente, o 
molde é aberto, e o material é ejetado. 
Técnicas de conformação dos polímeros 
 
1. O material polimérico é amolecido em 
um compartimento aquecido; 
 
2. Em seguida o material é injetado sob 
alta pressão em um molde com 
temperatura mais baixa; 
 
3. Após, o molde é aberto e o material é 
ejetado. Com o fechamento do molde há o 
recomeço do ciclo. 
Figura 4 – Etapas do processo de injeção: (a) plastificação; (b) injeção propriamente 
dita; (c) extração (Ipiranga Petroquìmica, 2000) 
Moldagem por injeção 
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Moldagem por extrusão 
Nesse processo uma rosca mecânica ou um 
parafuso sem fim propele o material através de 
uma zona aquecida, em que o material fica 
suficientemente aquecido para ser compactado, 
fundido e moldado na matriz. 
O material é comprimido contra uma matriz com o 
perfil desejado, podendo ser resfriado, calibrado, 
cortado ou enrolado. Taltécnica é empregada para 
produzirem-se materiais contínuos. 
Exemplo: tubos. 
Técnicas de conformação dos polímeros 
Moldagem por extrusão 
Figura 5 – Esquema de máquina extrusora de materiais plásticos (Higgins, 
1982, p. 123) 
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Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia 
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. 
Um cuidado deve ter quando se emprega esse tipo 
de moldagem diz respeito à medição cuidadosa da 
quantidade e pó a ser inserido na cavidade do 
molde, além da previsão do excesso que foi 
colocado na cavidade, a fim de garantir o seu 
completo preenchimento. 
Técnicas de conformação dos polímeros 
Figura 6 – Diagrama esquemático de um equipamento para moldagem por 
compressão (Billmeyer Jr. citado por Callister Jr., 2002, p. 346) 
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Moldagem por compressão 
Técnicas de conformação dos polímeros 
 
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. 
 
Moldagem por insuflação 
1. Um pedaço de tubo feito 
com o polímero é 
extrudado; e 
2. Inserido no molde com a 
forma desejada no estado 
semifundido; 
3.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; 
4. O produto final é ejetado. 
 
Moldagem por insuflação 
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Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia 
PRINCIPAIS PROPRIEDADES 
DOS POLÍMEROS 
 1. Massa específica: 
 
•Os materiais poliméricos apresentam massa 
específica mais baixa que os metais e as 
cerâmicas 
 
Varia entre 0,90 e 1,50 g/cm³. Esses valores são 
consideravelmente mais baixos que os observados 
para os materiais metálicos (7,85 g/cm³) e 
cerâmicos ( 3,30 g/cm³). 
Propriedades dos polímeros 
 2. Estabilidade dimensional: 
 
Propriedade importante para aplicações como 
peças de encaixe. 
A variação da umidade é um dos principais fatores 
que alteram tal propriedade, pois a água absorvida 
aumenta o volume e a massa específica da peça; 
Os polímeros apresentam estabilidade 
dimensional. 
Propriedades dos polímeros 
3. 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. 
 
 
Propriedades dos polímeros 
Ensaio de tração 
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 
Figura 10 – Alongamento de um corpo-de-prova após a 
ruptura 
Comportamento mecânico 
Ensaio de tração 
 4. Resistência ao impacto: é a energia de 
impacto que um material plástico pode suportar. 
Trata-se da resistência a situações em que os 
plásticos estão sujeitos, como choques mecânicos 
em quedas e batidas. Os plásticos apresentam 
baixa resistência ao impacto. 
5. Inflamabilidade: é a capacidade que o plástico 
apresenta quando é aquecido. Os plásticos são 
materiais inflamáveis. Quando aquecidos, ocorre 
modificações físico-químicas pelas quais os 
materiais se decompõem em produtos voláteis. 
6. Propriedades térmicas e elétricas: 
 
 
 
Apresentam baixa condutividade térmica: 
•0,12 W/m.K (polipropileno) 
•0,48 W/m.K (polietileno alta densidade) 
•Cobre eletrolítico = 390 W/m.K. 
OS POLÍMEROS NA CONSTRUÇÃO 
CIVIL 
Polietileno (PE): apresenta ampla faixa de 
propriedades, cada uma das quais vai depender da 
aplicação específica. São de fácil processamento, 
baixo coeficiente de atrito e pequena absorção de 
umidade. Amolecem a baixa temperatura (80°C a 
120°C). Baixa densidade (flutuam na água). 
Aplicação: revestimento de fios e cabos, tubos rígidos, 
caixa d’água e mangueiras. 
Polietileno (PE): 
 Poliestireno (PS): material de largo emprego. Dá 
superfícies brilhantes e polidas. Resiste pouco ao calor 
e é quebradiço devido à sua pouca flexibilidade. 
Amolece a baixa temperatura (80°C a 100°C). Afunda 
na água. Queima relativamente fácil, liberando uma 
fumaça preta. 
Aplicação: aparelhos de iluminação. 
Existe um tipo mais aperfeiçoado, que é o 
poliestireno de alto impacto. Com ele são 
produzidas conexões de material sanitário e 
assentos sanitários maciços, inquebráveis e 
inalteráveis à ação de ácidos ou corrosivos. 
Poliestireno (PS) 
 Poliestireno expandido (EPS): mais conhecido pelo 
nome comercial isopor. Tal material é uma espuma 
rígida oriunda da expansão da resina de poliestireno no 
seu processo por meio do emprego de um agente 
químico. Por ser constituído basicamente por ar (entre 
95% e 98%), a massa específica é baixa (de 20 kg/m³ a 
25 kg/m³). 
Aplicação: isolamento térmico de coberturas, 
decoração, preenchimento de juntas de dilatação, 
nas lajes nervuradas e na fabricação de concreto 
leve. 
 Polipropileno (PP): possui moderada resistência 
mecânica, a qual pode ser melhorada com o emprego 
de fibras de vidro na sua composição. Apresenta uma 
densidade em torno de 0,9 g/cm³ (flutuam na água). 
Amolece a baixa temperatura (150°C). 
Aplicação: tubos e conexões rosqueáveis e 
soldáveis para condução de água e fibras 
empregadas em concreto. 
Polipropileno (PP): 
 Policloreto de vinila (PVC): é o polímero que 
apresenta maior volume em termos de 
comercialização no mercado. Pode ser usado na 
produção de materiais com baixa ou alta 
densidade, flexíveis ou rígidos. Amolece a baixa 
temperatura (80°C). Queima com dificuldade. 
Aplicação: calhas, forros, divisórias, 
revestimento, tubulações e conexões (água, 
esgoto e eletricidade), perfis de janelas/portas, 
telhas e recobrimento de fios e cabos. 
Policloreto de vinila (PVC) 
 Policarbonato (PC): é considerado um dos 
polímeros de engenharia mais importantes. Possui 
boa estabilidade dimensional, resistência ao 
escoamento e às intempéries, apresenta uma boa 
transparência. Apresenta uma pequena 
resistência à abrasão, podendo ser facilmente 
riscado. 
Aplicação: substitui o vidro em coberturas e 
fechamentos que exigem iluminação natural, 
principalmente devido às suas características de 
alta resistência ao impacto (250 vezes superior ao 
vidro e 50 vezes superior ao acrílico). 
Policarbonato (PC) 
 Polimetil metacrilato (PMMA): conhecido 
como acrílico. São plásticos nobres, de 
qualidade ótica e aparência semelhante ao mais 
fino vidro. Há também os acrílicos de textura 
leitosa. 
Aplicação: aparelhos de iluminação, telhas, 
“paredes” divisórias e em substituição ao vidro, 
principalmente em portas para box. 
 Polidimetil-siloxano: comercialmente conhecido 
como silicone. São materiais que apresentam 
repelência à água, elevadas resistências químicas e 
térmicas e resistência ao intemperismo. 
Aplicação: proteção contra umidade em paredes 
de alvenaria e concreto, juntas dedilatação em 
concreto, juntas de dilatação em fachadas, na 
vedação de esquadrias de alumínio e louças 
sanitárias. 
 Poliamidas: comercialmente conhecido como 
nylon. Apresentam boa resistência química e fácil 
moldagem. É um dos plásticos mais nobres e de 
melhores qualidades. 
Aplicação: usado como reforço nas telhas 
plásticas de fibra de vidro e em buchas para 
fixação, dobradiças e outras ferragens. 
Poliamida (Nylon) 
 Fiberglass: geralmente constituído por uma 
combinação de fibras de vidro com resina. É 
material considerado tão nobre quanto o aço 
inoxidável. Apresentam leveza, resistência e a 
facilidade de moldagem. 
Aplicação: banheiras, lavatórios, pias, banheiros 
prontos e fôrmas para estruturas em concreto. 
 Poliuretano: produto sólido, com textura de 
espuma, e aparência entre a cortiça e o 
poliestireno expandido. 
Aplicação: fixação de esquadrias em madeira e 
contra-marco em alumínio, telhas isotérmicas, 
isolamento térmico e acústico, fechamento de 
trincas. 
 Resina Epóxi (ER): 
Aplicação: Injeção de fissuras e trincas; união de 
aço e concreto em reforços; união de concretos 
com diferentes idades em reforços. 
 Policloropreno (CR) : Também conhecido como 
Neopene, é considerado um material de elevado 
desempenho em relação à resistência ao 
envelhecimento, às intempéries, ao ataque do 
ozônio e a determinados agentes químicos, sendo 
dificilmente imflamável. 
Aplicação: aparelhos de apoio 
em pontes, viadutos e algumas 
estruturas pré-fabricadas, a fim 
de proporcionar deslocamentos 
entre elementos de concreto que 
podem apresentar 
movimentações diferenciais. 
POLÍMEROS 
BIODEGRADÁVEIS 
 Do ponto vista estritamente técnico, ainda não 
apresentam toda a versatilidade dos 
convencionais; 
 Do ponto de vista econômico, eles ainda são 
mais caros que os derivados de petróleo (de duas 
a três vezes); 
Exemplo: poliuretano obtido a partir do óleo de 
mamona. 
 Tendo em vista o interesse despertado pelos 
plásticos biodegradáveis, e pressionadas por 
apelos populares para a redução da utilização 
dos plásticos convencionais, as indústrias terão 
que viabilizar o plástico biodegradável no 
mercado, e quem sabe conviveremos um pouco 
mais em harmonia com nosso meio ambiente.