Unidade 4 - Materiais Poliméricos

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Materiais de Construção Mecânica 
CCE 0687 
 
Unidade 4 – Materiais Poliméricos 
 
 
 
 
Professor: Fábio Oliveira. 
2013/2. 
 
 
Introdução 
 Materiais compostos, de origem natural ou sintética, 
com massa molar elevada, formados pela repetição de 
um grande número de unidades estruturais básicas 
(monômeros). O processo de transformação destes 
monômeros em polímeros 
chama-se polimerização. 
Introdução 
 Na fabricação de um polímero, a substância inicial 
constitui o monômero, e sua repetição 2, 3, ..., n vezes 
dá origem ao dímero, trímero, ..., polímero. 
 Teoricamente a reação de polimerização pode 
prosseguir infinitamente, dando origem a uma 
molécula de massa molecular infinita. 
Introdução 
 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). 
Introdução 
Introdução 
 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 de sua 
conformação. 
Arquitetura Molecular 
 - Polímero linear: cada monômero é ligado 
somente a outros dois monômeros, existindo a 
possibilidade de ramificações pequenas que são 
parte da estrutura do próprio monômero. 
 
Arquitetura Molecular 
 - Polímero ramificado: um monômero pode se 
ligar a mais de dois outros monômeros, cujas 
ramificações não são da estrutura do próprio 
monômero. 
 
Arquitetura Molecular 
- Polímero em rede: as ramificações do polímero 
se interconectam formando um polímero com 
massa molecular infinita. 
Principais Características 
- Boa resistência à corrosão; 
- Baixa massa específica; 
- Isolante térmico; 
- Isolante elétrico. 
 
Origem dos Polímeros Sintéticos 
Origem dos Polímeros Sintéticos 
- Indústria primária (1ª geração): transforma a nafta em produtos 
petroquímicos básicos. 
 - Olefinas (eteno, propeno e butadieno); 
 - Aromáticos (xileno e tolueno). 
 - Indústria secundária (2ª geração): transforma os produtos petroquímicos 
básicos em polímeros. 
 - Ex.: Polipropileno e polietileno. 
 - Indústria terciária (3ª geração ou de transformação): os polímeros são 
modificados por meio de aditivos e conformados nos produtos de consumo. 
 - Ex.: Embalagens, brinquedos, tubulações, pneus, tintas, etc. 
Aditivos 
 Materiais introduzidos intencionalmente para tornar um 
polímero mais adequado para uma determinada aplicação. 
 - Plastificantes; 
 - Pigmentos; 
 - Estabilizadores; 
 - Retardadores de chamas; 
 - Cargas. 
Plastificantes 
 São geralmente líquidos de baixas 
pressões de vapor e massas moleculares 
reduzidos, com moléculas de pequeno 
tamanho. Proporciona flexibilidade, 
ductilidade e tenacidade aos polímeros. 
Ex.: Óleo vegetal modificado. 
Pigmentos 
 Tem por finalidade colorir e dar opacidade 
aos polímeros. Trata-se também de uma 
barreira contra os raios ultravioletas, 
conferindo uma certa estabilidade química 
aos polímeros. Ex.: Dióxido de titânio 
(TiO2). 
 
Estabilizadores 
 Evitam a degradação dos polímeros quando: 
 - expostos à radiação ultravioleta e à oxidação. 
 Ex.: Cetonas. 
 - durante o próprio processo de formação do polímero, 
há a produção de ácido clorídrico (HCl) que inicia uma 
série de reações químicas. 
 Ex.: Carbonato de chumbo. 
Retardadores de Chama 
 Aumentam a resistência à inflamabilidade 
dos polímeros através da diminuição da 
temperatura no local de queima. Ex.: 
Hidróxido de magnésio. 
Cargas 
 Tem o objetivo de melhorar as propriedades 
dos polímeros com um custo reduzido. 
 Ex.: Fibras de vidro  aumento da resistência 
mecânica. 
 Ex.: Talco  diminuição do custo de 
produção. 
Técnicas de Conformação 
dos Polímeros 
 Moldagem por Injeção 
 
 a) O material polimérico é 
amolecido em um 
compartimento aquecido; 
 
 b) Em seguida o material é 
injetado sob alta pressão em 
um molde com temperatura 
mais baixa; 
 
 c) Após, o molde é aberto e o 
material é ejetado. 
Técnicas de Conformação 
dos Polímeros 
 Moldagem por Extrusão 
 
 - Uma rosca mecânica ou um parafuso sem fim propele o material 
peletizado através de uma zona aquecida, onde o material aquecido é 
compactado, fundido e moldado na matriz; 
 
 - Na saída, o material é comprimido contra uma matriz com o perfil 
desejado, podendo ser resfriado, cortado ou enrolado; 
 
Técnicas de Conformação 
dos Polímeros 
 Moldagem por Compressão 
 O material polimérico 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. 
Técnicas de Conformação 
dos Polímeros 
 Moldagem por Insuflação 
 
 1) Um pedaço de tubo de 
polímero é inserido; 
 2) O polímero é extrudado; e 
 3) É inserido no molde com a 
forma desejada. O material 
encontra-se no estado 
semifundido; 
 4 e 5) É injetado ar ou vapor sob 
pressão no interior do tubo 
forçando a conformação; 
 6) O produto final é ejetado. 
Tipos de Polímeros 
 - Termoplásticos; 
 - Termofixos; 
 - Elastômeros. 
Termoplásticos 
 - Amolecem e fluem quando submetidos a uma dada 
temperatura e pressão; 
 - Podem ser reciclados; 
 - Materiais de baixo custo, facilidade de processamento e 
baixa resistência mecânica se comparado a outros tipos de 
polímeros. 
 - Ex.: Polietileno (fraldas descartáveis), poli(tereftalato de 
etileno) (PET), poli(cloreto de vinila) (PVC), polimetil 
metacrilato (PMMA) (“acrílico”). 
Termofixos 
 - Também chamados de termorrígidos amolecem e fluem 
quando submetidos a uma dada temperatura e pressão, 
adquirindo a forma do molde com subsequente 
solidificação; 
 - Insolúveis e não recicláveis; 
 - Maior resistência ao calor que os termoplásticos; 
 - Ex.: Resinas epóxi, polidimetil siloxano (silicone), 
poliamidas (nylon), etc. 
Elastômeros 
 - Também chamados de borrachas, em temperatura 
ambiente podem apresentar deformações superiores ao seu 
comprimento original; 
 - Se degradam a temperaturas não muito elevadas; 
 - Maior resistência ao calor que os termoplásticos; 
 - Ex.: Policloropreno (Neoprene), isobutileno isopreno 
(borracha butílica – mantas impermiabilizantes), látex de 
borracha natural (luvas, preservativos masculinos, etc), 
estireno butadieno (SBR – concreto polímero), etc. 
Formas de Obtenção 
 - Polímeros de adição: obtidos pela adição de um único 
tipo de monômero; 
 - Copolímeros de adição: obtidos pela adição de dois 
ou mais monômeros diferentes; 
 - Polímeros de condensação: formados a partir de 
monômeros iguais ou diferentes, havendo a eliminação 
de moléculas simples (H2O, NH3, etc). 
Propriedades Mecânicas 
dos Polímeros 
Polímero 
Massa 
específica 
(g/cm3) 
Limite de 
Escoamento 
(MPa) 
Limite de 
Resistência à 
Tração (MPa) 
Alongamento 
(%) 
Cloreto de 
polivinila 
1,30 – 1,58 40 - 44 40,7 - 51 40 – 80 
Estireno-
butadieno 
0,94 - 6,9 - 24 400 – 600 
Silicone 1,10 – 1,60 - 10,3 100 - 800 
Epóxi 1,11 – 1,40 - 27,6 – 90 3 – 6 
Náilon 1,14 55 – 82 94,5 15 – 80 
Poliéster 1,04 – 1,46 - 41,4 – 89,7 2,5 
Poliestireno 1,05 - 35,9 – 51,7 1,5 – 2,5 
Polipropileno 0,90 31 -37 31 - 41 100 - 600 
Rotas de Obtenção dos Polímeros 
Exercícios1 – Qual a definição de polímero? 
 2 – Cite duas características principais dos polímeros. 
 3 – Quais são os benefícios da adição de plastificantes aos 
polímeros? 
 4 – O que são polímeros termoplásticos? Cite dois exemplos. 
 5 – Em relação à arquitetura molecular, como são classificados 
os polímeros?