AULA1 2012 POLIMERICOS

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INTRODUÇÃO AOS MATERIAIS
POLIMÉRICOS
Sueila Silva Araújo
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James F. Shackelford, Ciências dos Materiais, 6ª Edição, Artliber , São Paulo, 2008.
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
William D. Callister, Jr. Ciência e Engenharia de Materiais, 1ª edição, LTC, Rio de Janeiro, 2002.
Canevarolo Jr, S.V., Ciência dos Polímeros, 3ª edição, Artliber, São Paulo, 2006.
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APLICAÇÕES
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AEROESPACIAL (ESTABILIDADE TÉRMICA E OXIDATIVA);
ENGENHARIA (SUBSTITUIÇÃO DE METAIS);
PNEUS;
POLÍMEROS NÃO INFLAMÁVEIS (MÓVEIS E CONSTRUÇÃO CIVIL);
POLÍMEROS DEGRADÁVEIS (LIBERAÇÃO CONTROLADA DE DROGAS, PESTICIDAS, FERTILIZANTES);
APLICAÇÕES MÉDICAS (SUTURAS DEGRADÁVEIS, ÓRGÃOS ARTIFICIAIS);
 ELETRÔNICA (PLACAS DE CIRCUITOS IMPRESSOS, ISOLANTES, BATERIAS);
APLICAÇÕES
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É um material resultante da combinação de vários unidades de repetição (meros);
São caracterizados por uma repetição múltipla de um ou mais espécies de átomos ou grupo de átomos unidos uns aos outros;
 São constituídos por moléculas gigantes ou macromoléculas;
A maioria do polímeros, sólidos ou líquidos, possui carbono como base contudo também podem ser inorgânicos, como por exemplo o silicone baseado na estrutura de Si-O;
DEFINIÇÃO DE POLÍMEROS
POLI = MUITOS MERO = PARTES
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De onde vem...
Petróleo
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MERO = PARTES	POLÍMERO
				 
	 elos			Corrente
MONÔMERO		POLÍMERO
				 
 CH2=CH2		 ~(CH2 - CH2)n~	
 Etileno		Polietileno (PE)
O QUE É UM POLÍMERO?
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	Monômeros de Vinil-cloreto cada monômero apresenta dois átomos de carbono com ligações duplas covalentes.
Polímero – policloreto de vinila, PVC, cada ligação dupla fornece uma ligação para “conectar” com outro monômero formando um polímero. 
O QUE É UM POLÍMERO?
Polímero – PVC 
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MEROS  são estruturas que se repetem ao longo da cadeia. 
MONÔMEROS  é um único mero.
POLÍMEROS  são constituídos de muitos meros.
POLIMERIZAÇÃO  é a reação química para obter o polímero.
GRAU DE POLIMERIZAÇÃO (DP - índice n)  representa o números de meros presentes na cadeia polímérica.
PRINCIPAIS CONCEITOS
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PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS
Baixo custo de produção;
Elevada resistência;
Baixa temperatura de processamento;
Versatilidade para produzir peças com formas, tamanhos e cores diversas. 
Baixa densidade*;
Baixa condutividade elátrica e térmica;
Maior resistência á corrosão;
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SIGLAS
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PRINCIPAL DESVANTAGEM DOS POLÍMEROS
Levam muito tempo para degradar
Necessidade de reciclar
Facilidade de reciclar?
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SIGLAS x RECICLAGEM
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CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS
Quanto ao tipo de estrutura química;
Quanto às características de fusibilidade;
Quanto ao comportamento mecânico;
Quanto à escala de fabricação;
Quanto ao tipo de aplicação.
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1- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TIPO DE ESTRUTURA QUÍMICA
1.1- Em relação ao número de diferentes meros
1.2- Em relação a estrutura química dos meros
1.3- Em relação à forma da cadeia polimérica
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1.1- Em relação ao número de diferentes meros
Cadeia homogênea apenas um único tipo de mero (homopolímero);
Cadeia heterogênea dois ou mais meros (copolímero). Ex.: SAN, NBR, SBR, EVA
1- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TIPO DE ESTRUTURA QUÍMICA
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TIPOS DE COPOLÍMEROS
Aleatórios (ou estatísticos) os meros estão dispostos de forma desordenada.
Alternadosos meros estão dispostos de forma alternada.
Em blocoo copolímero é formado por sequênicia de meros iguais de comprimentos variáveis.
		 Ex: ~A-A-A-A-A-B-B-B-A-A-A-B-B-B-B~
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EXEMPLOS DE COPOLÍMEROS
SAN (copolímero de estireno acrilonitrila) – peças de alta transparência e que pode entrar em contato com alimentos (copos de liquidificadores, partes internas de refrigerador).
Copolímero aleatório
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EXEMPLOS DE COPOLÍMEROS
Copolímero aleatório
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EXEMPLOS DE COPOLÍMEROS
Copolímero em bloco
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Grafitizados  a cadeia principal do copolímero é formada por um tipo de unidade repetida, enquanto o outro mero forma a cadeia lateral.
		Ex:~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~
				B		B		B
				B		B		B
								
TIPOS DE COPOLÍMEROS
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TIPOS DE COPOLÍMEROS
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ABS (terpolímero de acrilonitrila, butadieno estireno) – muito utilizado na indústria automobilística (peças sujeitas a grandes esforços mecânicos).
EXEMPLOS DE COPOLÍMEROS
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1.2- Em relação a estrutura química dos meros
É baseada no grupo funcional a qual pertencem.
Poliolefinas Apresentam somente átomos de carbono na cadeia principal. Ex: polipropileno, polietileno…
1- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TIPO DE ESTRUTURA QUÍMICA
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1- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TIPO DE ESTRUTURA QUÍMICA
Poliésteres ligação característica éster –CO-O-. Ex: poli(tereftalato de etileno) – PET, polibutileno tereftalato - PBT.
Poliéteres ligação característica éter –C-O-C- na cadeia principal. Ex: poliacetal. 
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 Poliuretano: ligação característica - NH-CO-O-. 
Poliamidas ligação amida - NH-CO-. Ex: Nylon, polimida.
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1.3- EM RELAÇÃO A FORMA DA CADEIA POLIMÉRICA
A cadeia não possui ramificação.
O polímero apresenta pequenas cadeias laterais.
O polímero possui estrutura tridimensional.
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2- CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FUSIBILIDADE
Refere-se ao comportamento ao serem aquecidos
Termoplásticos;
Termorrígidos.
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São polímeros que fundem ao serem aquecidos e que solidificam ao serem resfriados
Apresentam cadeia flexível e entrelaçada (tipo spaghetti).
Exemplos: Polietileno, polipropileno, poliestireno, Nylon,…
TERMOPLÁSTICOS
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TERMOPLÁSTICOS – CADEIA LINEAR
Cadeia linear: CADEIA POLIMÉRICA É CONSTITUÍDA APENAS DE UMA CADEIA PRINCIPAL
Ex: PEAD, PP,PVC,PS,etc...
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SÃO FORMADAS POR CADEIAS LINEARES COM LIGAÇÕES PERPENDICULARES AO CORPO DO MONÔMEROS.
 RAMIFICAÇÕES AUMENTAM O ENTRELAÇAMENTO DE CADEIAS.
TERMOPLÁSTICOS – CADEIA RAMIFICADA
Ex: PEBD, ABS.
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AS CADEIAS POLIMÉRICAS ESTÃO LIGADAS ENTRE SI, ATRAVÉS DE SEGMENTOS DE CADEIAS LIGADOS POR FORÇAS PRIMÁRIAS FORTES.
São polímeros que formam ligações cruzadas ao serem aquecidos, tornando-se infusíveis e insolúveis.
Exemplos: Resina fenol-formol, resina uréia-formol,…
TERMORRÍGIDOS
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Exemplos:
Baquelite:
- Usada em tomadas;
- No embutimento de amostras metalográficas;
Poliéster:
- Usado em carrocerias;
- Caixas d'água;
- Piscinas, etc.
São rígidos e frágeis, sendo muito estáveis a variações de temperatura;
Uma vez prontos, não mais se fundem. Seu aquecimento após acabado em altas temperaturas promove decomposição do material antes de sua fusão;
Reciclagem é complicada;
TERMORRÍGIDOS
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3- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO COMPORTAMENTO MECÂNICO
Plásticos;
Elastômeros (ou borrachas);
Fibras.
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São materiais em que algum estágio da fabricação são fluídos, podendo ser moldados por aquecimento, pressão, ou ambos. Ex: polietileno, polipropileno, poliestireno…
PLÁSTICOS DO GREGO = ADEQUADO À MOLDAGEM
3- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO COMPORTAMENTO MECÂNICO
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São materiais de origem natural ou sintética que, após sofrerem deformação sob ação de uma força, retornam a sua forma original quando esta força é removida.
Ex: Polibutadieno, borracha nitrílica, poliestireno-co-butadieno.
3- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO COMPORTAMENTO MECÂNICO
ELASTÔMEROS OU BORRACHAS
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ELASTÔMEROS
Classe intermediária entre os termoplásticos e os termorrígidos;
Não se fundem, mas apresentam alta elasticidade, não sendo rígidos como os termorrígidos;
Reciclagem complicada pela incapacidade de fusão;
Exemplos:
Pneus;
Vedações;
Mangueiras de borracha.
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POLÍMEROS COM ALTA DENSIDADE DE LIGAÇÕES CRUZADAS: TERMOFIXOS
POLÍMEROS COM BAIXA DENSIDADE DE LIGAÇÕES CRUZADAS: ELASTÔMEROS
VULCANIZAÇÃO: ENXOFRE UNE DUAS MOLÉCULAS
CADEIAS COM LIGAÇÕES CRUZADAS
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ELASTÔMEROS X TERMOFIXOS
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4- CLASSIFICAÇÃO
QUANTO À ESCALA DE PRODUÇÃO
Plásticos de Comodidade (commodieties): São polímeros de baixo custo, baixo nível de exigência mecânica, alta produção, facilidade de processamento, etc.Constituem a maioria dos plásticos fabricados no mundo. Ex: Poliolefinas (PE, LDPE, HDPE, PP, PS e o PVC).
Plásticos de Especialidade: São plásticos que possuem um conjunto incomum de propriedades. Ex: Poli(óxido de metileno),…
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5- CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TIPO DE APLICAÇÃO
Plásticos de uso geral  são para os mais diversos fins.
Plásticos de engenharia  são polímeros empregados em substituição de materiais clássicos usados em engenharia.
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PLÁSTICO DE USO GERAL
EXEMPLOS;
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PLÁSTICO DE USO GERAL
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São resinas que apresentam propriedades superiores às chamadas resinas commodities;
Possui um alto preço;
Equivalentes aos aços-liga da siderurgia. 
PLÁSTICOS DE ENGENHARIA
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Policarbonato – Aplicações:
Compacto Discos (CDs);
Janelas de segurança;
Óculos de segurança;
Carcaças:
Para ferramentas elétricas;
Computadores;
Copiadoras;
Impressoras, etc.
Bandejas;
Jarros de água;
Tigelas;
Frascos;
Escudo de polícia antichoque;
Aquários;
Garrafas recicláveis.
PLÁSTICOS DE ENGENHARIA
LISTAGEM DE ALGUNS POLÍMEROS:
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Poli (Tereftalato de Etileno) – Aplicações:
Garrafas para bebidas carbonatadas, óleos vegetais, produtos de limpeza, etc.;
Na forma de fibras, apresentam excelente resistência mecânica e ao amassamento, bem como lavagem e secagem rápida;
Na forma de películas transparentes com alta resistência, usadas em aplicações nobres, como:
Isolamento de capacitores;
Películas cinematográficas;
Fitas magnéticas;
Filmes;
Placas para radiografia.
Resina para moldagem com reforço de 30% de fibra de vidro usada na fabricação:
De carcaças de bombas;
Carburadores;
Componentes elétricos de carros, etc.
PLÁSTICOS DE ENGENHARIA
LISTAGEM DE ALGUNS POLÍMEROS:
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ESTUDO DE CASO
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Fratura de um assento de PP fixo em uma base de metal de um barco a motor. Passageiro foi jogado ao mar e morreu afogado
ESTUDO DE CASO
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Sueila Silva Araújo
sueila@terra.com.br
sueilaeng@yahoo.com.br