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Aulas 11 e 12 Introdução a Polímeros

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Aplicações de polímeros
Classe muito grande de materiais 
utilizados em aplicações diversas.
 Engenharia (substituição de metais)
 Fibras altamente resistentes
Aeroespacial (estabilidade térmica e oxidativa)
 Polímeros não inflamáveis (móveis e construção civil)
 Polímeros degradáveis (liberação controlada de drogas, pesticidas, 
fertilizantes)
 Aplicações médicas (suturas bioabsorvíveis, órgãos artificiais)
 Eletrônica (placas de circuitos impressos, isolantes, baterias, LEDs). 
Aplicações de resinas plásticas
Perfil 2015 da Abiplast. 
Disponível em http://www.abiplast.org.br/site/estatisticas
Os plásticos são muito utilizados em tubos, conexões,
esquadrias, isolamento acústico e térmico. Materiais
plásticos vêm sendo utilizados em substituição ao
concreto, diminuindo o peso das estruturas e
melhorando também as características de segurança e
resistência das construções.
Desde a década de 80, o uso do plástico nos veículos
automotores proporciona vantagens como segurança,
redução de peso, flexibilidade, aumento da resistência
à corrosão, possibilidade de design mais moderno,
automóveis mais silenciosos, etc.
As embalagens plásticas apresentam várias soluções e
inovações, proporcionando maior segurança alimentar,
redução de desperdícios e aumento do tempo de
prateleira (shelf life) por suas características de barreira
física.
Dados sobre a cadeia produtiva e aplicações
Perfil 2015 da Abiplast. Disponível em http://www.abiplast.org.br/site/estatisticas
Principais produtores mundiais de resinas 
termoplásticas (2014)
Perfil 2015 da Abiplast. Indústria brasileira de transformação de material plástico. 
Disponível em http://www.abiplast.org.br/site/estatisticas
Produção de plásticos no Brasil por tipo de resina
Introdução a polímeros
• Poli (muitos) + meros (iguais)
• Conjunto de macromoléculas formadas pela repetição de muitas 
(dezenas de milhares) unidades químicas iguais (monômeros).
etileno
polietileno
polimerização
simplificadamente n = número grande
• Exemplo: polietileno Alta Massa Molar!
Acima de 10.000 g/mol
Polímero 
x 
macromolécula
Propriedades 
diferenciadas
Influência do tamanho da molécula
Grau de polimerização: número de unidades 
monoméricas na macromolécula.
Classificação de polímeros: quanto ao tipo de monômero
• Homopolímeros: são formados for um único tipo de monômero.
-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A- [ A ]n
• Copolímeros: são formados for dois ou mais monômeros.
-B-A-B-B-A-B-A-A-A-B-B-A-A-
AleatórioAlternado
Em bloco
Graftado
-B-B-B-B-B-B-A-A-A-A-A-A-A-
-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-
Esses dois tipos em geral 
combinam as propriedades 
dos monômeros
Monômeros
Representação:
n indica muitas 
unidades 
repetitivas
Copolímero!
Nomenclatura: Homopolímeros
• Poli + nome do monômero (nome simples).
Se o nome do monômero for composto, costuma-se utilizar parênteses.
Monômero Polímero
Etileno CH2=CH2 Polietileno
Propileno CH2=CH2
CH3
Polipropileno
Estireno Poliestireno
Etileno glicol
Ácido tereftálico
Poli (tereftalato de etileno)
Nomenclatura: Copolímeros
Tipo de copolímero Nomenclatura
Não- especificado Poli(A-co-B) ou Poli(A-co-B-co-C)
Alternado Poli(A-alt-B)
Bloco Poli(A-bloco-B)
Graftado Poli(A-graft-B)
SBR – Borracha de estireno butadieno ou poli (estireno–co-butadieno)
PLGA – Poli(ácido lático-co-ácido glicólico)
glicólico lático
estireno butadieno
Nomenclatura: Copolímeros
NBR – Poli (acrilonitrila–co-butadieno)
acrilonitrila butadieno
acrilonitrila estirenobutadieno
ABS – Poli(acrilonitrila-co-butadieno-co-estireno
Copolímeros: HIPS (high impact polystyrene)
HIPS – Poli(butadieno-graft-poliestireno)
Polimerização in situ de poliestireno em uma solução de borracha.
Grassi, V. G. et al. Aspectos morfológicos e relação estrutura-propriedades de 
poliestireno de alto impacto. Polímeros: Ciência e Tecnologia, v. 11, p. 158, 2001.
+
Estireno Polibutadieno
PS PB
TEM de HIPS, mostrando morfologia tipo “salame”. A
parte escura identifica a borracha (fase dispersa) e a
parte clara (fase contínua e inclusões), o poliestireno.
• Material de baixo custo, com boa resistência 
ao impacto, estabilidade dimensional.
• Aplicações em embalagens e gabinetes de 
geladeira.
Classificação de polímeros: quanto à arquitetura molecular
Arquitetura molecular e propriedades
• Influência das interações intermoleculares com as cadeias laterais
• Impedimento estérico devido às cadeias laterais
• Redução na mobilidade das cadeias por ação das ligações cruzadas
• Polietileno linear (PEAD): Ponto de fusão 130 - 135C
• Polietileno ramificado (PEBD): Ponto de fusão 105 – 110C
• Polímeros com ligações cruzadas: não se fundem, nem se dissolvem 
como os lineares ou ramificados, mas podem se intumescer com 
solvente.
solvente
Polímero intumescido
• As propriedades dos polímeros têm uma forte dependência com o 
tamanho das cadeias poliméricas.
• Para polímeros em rede, só faz sentido falar em M das cadeias 
poliméricas entre as ligações cruzadas.
 Interações intermoleculares/cadeia
 Entrelaçamento das cadeias
 Escala de tempo de movimento
ܯ = ݊ܯ଴ ܯ௢ = ݉ܽݏݏܽ ݉݋݈ܽݎ ݀݋ ݉݋݊ô݉݁ݎ݋
• A massa molar M de um homopolímero está relacionada ao grau de 
polimerização (n) por:
ܯ௢
ܯ
Valores típicos de M entre 
10.000 e 1.000.000
Importante ter controle 
sobre a massa molar
Mn: massa molar média em número
ܯ݊ = ෍ݔ௜ܯ௜
ܯ݊ = ∑ ௜ܰܯ௜
∑ ௜ܰ
M = massa molar
௜ܰ = número de moléculas com tamanho i
ݔ௜ = ݂ݎܽçã݋ ݉݋݈ܽݎ = ௜ܰ∑ ௜ܰ
ܯ݊ = ∑ ௜ܰܯ௜
∑ ௜ܰ
Exemplo: Polímero com cadeias de tamanho A e B
Cadeias A: MMA = 20.000g/mol, NA= 10 macromoléculas
Cadeias B: MMB = 50.000g/mol, NB= 5 macromoléculas
ܯ݊ = ଵ଴×ଶ଴.଴଴଴ାହ×ହ଴.଴଴଴
ଵ଴ାହ
=30.000g/mol
Massa total
Número total de cadeias
Classificação de polímeros:
Polímeros
Termoplásticos
Amorfos
Semicristalinos
Elastômeros
Termorrígidos
Termoplásticos: polímeros que se fundem acima de uma 
determinada temperatura, podendo ser moldados e reciclados 
nessas condições
 Também chamados de “plásticos”
 Podem ser lineares ou ramificados
 Amorfos ou semi-cristalinos
Classificação de polímeros: quanto ao 
comportamento termo-mecânico
Termoplásticos: exemplos
• PE
• PP
• PS
• PVC
• PVDC
• PTFE
• PET
• PA6 
• PMMA
Elastômeros: polímeros com comportamento de borracha. 
 Atingem estiramentos grandes quando tracionados e recobram 
suas dimensões originais quando o estímulo cessa.
 Possuem cadeias ligadas covalentemente por ligações 
cruzadas (densidade baixa de ligações cruzadas).
 Amorfos e insolúveis
 Não fluem com aquecimento e não são termomoldáveis
Classificação de polímeros: quanto ao 
comportamento termo-mecânico
Características dos elastômeros
 Atingem níveis de deformação muito altos (até 1000 vezes!)
 Módulo de Young baixo
 Polímeros amorfos, com cadeias espiraladas e dobradas.
 As rotações das ligações nas cadeias devem estar relativamente livres.
 Ligações cruzadas adiam o início da deformação plástica.
 Elastômero deve estar acima da Tg.
A força motriz pra a recuperação após
a deformação é a entropia!
Elastômeros: exemplos
• Siliconas
• PI (polisopreno)
• PB (polibutadieno)
Classificação de polímeros: quanto ao comportamento 
termo-mecânico
Termorrígidos: materiais rígidos formados por cadeias 
poliméricas com uma alta densidade de ligações cruzadas.
 Não se fundem e degradam quando aquecidos
• Polímeros com ligações cruzadas: propriedades dependem da 
densidade de ramificações.
Poucas ramificações: borracha natural vulcanizada
Muitas ramificações: termorrígido. Exemplo: resinaepóxi
Termorrígidos: exemplos
• PUR (poliuretana)
• UP (poliésteres insaturados)
• PF (resinas fenólicas)
PRINCIPAIS CLASSES
DE POLÍMEROS
UNIDADE REPETITIVA
POLIOLEFINAS
POLÍMEROS VINÍLICOS
CELULOSE E DERIVADOS
PRINCIPAIS CLASSES
DE POLÍMEROS
UNIDADE REPETITIVA
POLIÉTER
POLISULFETO
POLIÉSTER
POLIAMIDA
POLIURETANA
PRINCIPAIS CLASSES
DE POLÍMEROS
UNIDADE REPETITIVA
POLIIMIDA
POLICARBONATO
POLISSULFONA
POLICETONA
POLISSILOXANOS
Configurações estereoquímicas
• Polímeros lineares com substituintes podem apresentar diferentes 
configurações estereoquímicas.
• Exemplos: PP e PS
Taticidade: regularidade espacial com que os grupos 
substituintes são alocados na cadeia polimérica.
 Isotático: substituintes todos do mesmo lado do plano 
Configurações estereoquímicas: taticidade
 Sindiotático: substituintes dispostos de forma alternada
 Atático: substituintes dispostos de forma aleatória
• Polímeros estereoregulares são obtidos com o uso de catalizadores 
estereoespecíficos na polimerização. 
Configurações estereoquímicas: taticidade
 PP atático: amorfo e transparente (aspecto ceroso e pastoso)
 PP isotático: mais cristalino (50 a 80%), com maior resistência 
mecânica 
Minami, Y. et al. Development of low isotactic polyolefin. Polymer Journal 47, 227-234, 2015.
Isômeros geométricos
 Poli(cis-isopreno): borracha natural 
Amorfo e elastômero
 Poli(trans-isopreno): guta-percha 
Semi-cristalino e mais rígido
Vídeos sobre borracha e produção de pneu
 Poli(cis-isopreno): borracha natural 
Amorfo e elastômero
Borracha: 
https://www.youtube.com/watch?v=CKq42J7SaWw&t=33s
Pneus: https://www.youtube.com/watch?v=yGjKOfXnwL0
Vantagens da utilização de polímeros
 Baixo custo em comparação a outros materiais (metais, p. ex.)
 Resistência química e à corrosão
 Boas propriedades de isolamento térmico e elétrico
 Podem apresentar propriedades isotrópicas e/ou anisotrópicas,
 Baixa densidade
 Fácil processamento
 Obtenção de material transparente, translúcido ou opaco
 Obtenção de produtos com ampla variedade de formas, 
acabamentos e cores.
Desvantagens da utilização de polímeros
 Instabilidade dimensional
 Limitação na faixa de temperatura de uso
 Flamabilidade
 Odor e fumaça durante o processamento
 Longo tempo para degradação
 Alto custo no caso de alguns polímeros especiais.
Tendências atuais e perspectivas
 Substituição contínua de outros materiais
 Aplicações de alto valor agregado na área médica (p. ex. em
implantes cirúrgicos)
 Materiais biodegradáveis ou não agressivos ao meio ambiente
 Blendas
 Compósitos e nanocompósitos.

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