Exercicio de Revisão Polímeros e Resolução

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Exercícios de Revisão de Polímeros 
Exercício 1: O PEBD (baixa densidade), PEAD (alta densidade) e PEUAMM (ultra alta massa molecular), 
apresentam cristalinidade de 40, 95 e 60%, respectivamente. Descreva detalhadamente as principais 
diferenças em relação estrutura molecular, e tamanho de cadeia entre os três polímeros e relacione 
esses dados com as diferentes cristalinidades. 
Exercício 2: Um dos meios de se classificar uma polimerização é por sua cinética, que pode ser em 
etapas ou em cadeia. Explique detalhadamente esses dois tipos de polimerização, citando o mecanismo 
de reação para cada uma. Aborde em sua resposta os fatores que afetam os dois tipos de polimerização. 
A temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão são propriedades geralmente encontradas 
em polímeros. Considere a Figura 1 e explique o comportamento de volume específico em função da 
temperatura para todas as curvas e o que representam as temperaturas de transição vítrea e fusão. 
 Figura 1. Comportamento de volume específico em função da temperatura para polímeros: amorfos, 
semicristalinos e cristalinos. 
 
Exercício 4: Descreva a metodologia para a obtenção de uma peça de PP. Considerando que as peças 
ficaram com rechupe, explique como resolver este problema. 
 
Exercício 1 
Ainda que o PEBD, o PEAD e o PEUAMM sejam todos constituídos pelo mesmo monômero, sua 
cristalinidade é afetada por fatores referentes à estrutura molecular de cada: 
O PEAD, polietileno de alta densidade, possui alta densidade e uma cadeia polimérica linear, 
fatores que facilitam imensamente o alinhamento das macromoléculas e a conseguinte 
formação das ligações intermoleculares necessárias para a formação de cristais. Desta forma, o 
PEAD é capaz de ter um índice de cristalinidade de 95%. 
Embora também possua cadeias lineares, O PEUAMM, polietileno de ultra alta massa molar, 
tem sua cristalinidade prejudicada devido ao longo comprimento de suas macromoléculas, que 
formam um emaranhado altamente desorganizado, desfavorecendo o alinhamento e formação 
de ligações intermoleculares. Assim, sua cristalinidade fica reduzida a 60%. 
A cristalinidade do PEBD, polietileno de baixa densidade, é ainda mais reduzida devido à 
ocorrência de ramificações na cadeia principal, que impedem as macromoléculas de se 
aproximarem o suficiente para que se formem ligações intermoleculares. Sua cristalinidade fica 
em torno de 40%. 
 
Exercício 2 
A polimerização em etapas, também chamada de condensação, acontece quando monômeros 
com índice de acidez diferentes se combinam: 
 
Esse tipo de polimerização sempre gera subprodutos e forma copolímeros. 
 
A polimerização em cadeia, também chamada de adição, forma homopolímeros e acontece 
quando um iniciador com um sítio ativo ataca a dupla ligação de um monômero: 
 
O sítio ativo é então propagado: 
 
O término da polimerização pode ocorrer de duas formas: por combinação (que gerará 
moléculas com grande comprimento de cadeia e elevada massa molecular) ou por 
desproporcionamento (quando há impedimento estérico para a combinação das moléculas): 
 
Exercício 3 
Independente do material, há um aumento do volume especifico devido à expansão térmica 
causada pelo distanciamento das ligações intermoleculares. 
Embora o volume específico inicial de polímeros cristalinos e semicristalinos sejam 
consideravelmente menores do que o de polímeros amorfos (devido ao elevado índice de 
empacotamento nos cristais), pode-se observar a partir do gráfico Tv que os volumes específicos 
se igualam rapidamente quando a temperatura se aproxima de Tm, temperatura de fusão. A 
grande inflexão no gráfico caracteriza o aumento de volume específico que ocorre quando o 
polímero atinge Tm, temperatura na qual as ligações intermoleculares são quebradas e os 
cristais desfeitos, tornando o polímero amorfo e fluido. 
Nos polímeros amorfos, não é observado inflexão em Tm pois estes não possuem cristais e, 
consequentemente, não passam por um processo de fusão. Para esses polímeros, fala-se de 
temperatura de amolecimento, na qual ele se torna totalmente fluido (não destacada no gráfico). 
Outra temperatura importante é a de transição vítrea, Tg, na qual começa a ocorrer a 
mobilidade das macromoléculas e o polímero se torna maleável. Esse fenômeno é caracterizado 
por uma inflexão do gráfico Tv em Tg e só é observado em polímeros amorfos ou na parcela 
amorfa de polímeros semicristalinos pois não há mobilidade nos cristais poliméricos até que 
suas ligações intermoleculares sejam quebradas, em Tm. 
 
 
Exercício 4 
O polipropileno, PP, é um polímero obtido por polimerização por adição e não possui grupos 
vinil com ramificações NH ou OH, por isso, não necessita passar por secagem. Dos gráficos 
apresentados pode-se inferir que o PP tem estrutura semicristalina (devido à brusca inflexão do 
gráfico TvP, que ocorre em temperaturas próximas de Tm) e tem temperatura de fusão de 166°C, 
assim, seu processamento deve ocorrer em temperaturas entre 165 e 265°C. 
O processamento se iniciaria com a introdução de aditivos (que irão proteger o polímero de 
degradações e melhorar a sua processabilidade) por um processo de extrusão: o PP e os aditivos 
são alimentados a uma rosca, na qual passará por várias zonas de aquecimento, que elevarão 
sua temperatura gradualmente até uma temperatura adequada (entre 165 e 265°C) para que 
ele seja extrudido pelo bico extrusor. 
O material extrudido pode ser cortado para formar pequenas pellets, que, por sua vez, serão 
alimentadas à máquina injetora. Nesta máquina, o PP passa por um processo semelhante, 
porém, ao final da rosca o material é acumulado e injetado a alta pressão em um molde. Após a 
injeção, aplica-se uma pressão um pouco mais baixa (pressão de recalque) até que ocorra o 
congelamento das entradas das cavidades do molde. Após o resfriamento, o molde é aberto e a 
peça retirada. 
O aparecimento de rechupes na peça pode ser consequência de vários fatores, como pressão 
e/ou tempo de recalque insuficientes e falta de material. Para evitar esse tipo de defeito na peça, 
deve-se garantir pressão e tempo de recalque suficientes (estes são essenciais para 
contrabalancear a diminuição de volume específico - compressão - natural da peça durante o 
resfriamento, como visto na figura x) e manter uma alimentação adequada de material.