ESTRUTURAS POLÍMÉRICAS

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ESTRUTURAS POLÍMÉRICAS
Cap. 15 Callister
Classes de materiais:
 METAIS
 CERÂMICOS
 POLÍMEROS (plásticos)
 Compósitos
 Semicondutores
 Biomateriais
Polímeros, o que é isso??
Concreto
Os materiais competem uns com os outros na conquista dos mercados atuais e futuros.
Fatores que influenciam:
 - Preço
 - Processamento
 - Propriedades 
 - Aplicações
Competição entre materiais
 As novas tendências de design pedem produtos mais leves, com formas arredondadas e de menor custo...
Substituição dos metais por plásticos
Caixa Metálica
Caixa Plástica
VANTAGENS: baixo custo, peso reduzido, grande resistência, facilidade de moldagem e produção de diferentes peças.
DESVANTAGENS: descarte no meio ambiente e durabilidade (dificuldade de degradação).
O plástico tem substituído os metais, a madeira e os vidros, na vida prática. 
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Polímeros são moléculas muito grandes (com no mínimo uma centena de átomos) de origem natural ou sintética.
Os polímeros naturais são derivados de plantas e animais como, por exemplo: borrachas, madeira, algodão, lã, seda, couro, celulose, amido, proteínas e enzimas. 
Polímeros sintéticos são manufaturados pelo homem, a partir de moléculas menores e incluem um grande número de produtos. 
Polímero  origem orgânica  (compostos por C e H, podendo conter O, N, S, P ou Si)
Plásticos
Borrachas
Espumas
Adesivos
Tintas e vernizes
Fibras
Celulose, amido, proteínas, madeira, couro, cabelo, DNA
Polímeros
Elevada massa molar
(5.000 – 6.000.000 g/mol)
Polímeros (poli=muitas, mero=partes)
Um polímero é uma macromolécula formada pela união ou encadeamento de pequenas e simples unidades químicas, denominadas monômeros.
Ex:
temperatura
pressão
ativadores
catalisadores
Monômero = molécula pequena capaz de reagir
Mero = estrutura química repetitiva da molécula
Oligômero = molécula com poucos meros
Polímero = macromolécula com muitos meros
Monômero 
(gás / líquido)
Polímero 
(sólido)
SÍNTESE
 Na maioria dos polímeros, as moléculas se encontram na forma de cadeias longas e flexíveis, cujo esqueleto principal consiste em uma série de átomos de carbono.
 Dentro de cada molécula, os átomos estão ligados entre si através de ligações interatômicas covalentes.
ALGUMAS DEFINIÇÕES
MEROS são estruturas (molécula de baixo peso molecular) que se repetem ao longo da cadeia. 
MONÔMERO  é a molécula de baixo peso molecular que dá origem ao polímero.
POLÍMEROS  macromolécula constituída pela união de muitos meros. 
HOMOPOLÍMEROS  constituídos de um único mero.
COPOLÍMEROS são constituídos de dois ou mais diferentes meros.
POLIMERIZAÇÃO é a reação química que gera o polímero
GRAU DE POLIMERIZAÇÃO  representa o número médio de meros presentes na cadeia polímérica
Polímeros sintéticos Matéria –prima: Nafta
Nafta – produto incolor extraído do petróleo e matéria-prima básica para a produção de plásticos.
Polímeros sintéticos
Cadeia Petroquímica
Classificação: origem
Naturais
Celulose
Borracha natural
Sintéticos
PVC
Poliestireno
ABS
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Classificação: Estrutura Química
Número de Meros
	
Homopolímeros
Apenas um tipo de unidade química na cadeia
Copolímeros
Mais de um tipo de unidade química na cadeia
SAN: estireno – acrilonitrilo
ABS: acrilonitrilo – butadieno – estireno
PP copolímero: PP – PE
Borracha SBR: estireno - butadieno
alternados
aleatórios
em bloco
enxertados
Arquitetura Molecular
	
Classificação: Estrutura Química
Lineares
Ramificados
Reticulados
Classificação: Estrutura Química
Arquitetura Molecular
	
Polímeros sintéticos
Polietileno (PE)
Polipropileno (PP)
Polímeros sintéticos
Poliestireno (PS)
Policloreto de vinila (PVC)
PE
Cl
Cl
Cl
Cl
PVC
Mero
Polietileno
Policloreto de vinila
Classificação: Fusibilidade
Os polímeros podem ser classificados em: TERMOPLÁSTICOS e TERMOFIXOS.
Os TERMOPLÁSTICOS amolecem quando são aquecidos (e por fim se liquefazem) e endurecem quando são resfriados.Possuem cadeias flexíveis e entrelaçadas ou emaranhadas. 
Os TERMOFIXOS se tornam permanentemente duros quando submetidos a aplicação de calor e não amolecem com o aquecimento subsequente.
Considerações Importantes
Quanto a classificação dos polímeros, corriqueiramente se usa a seguinte divisão:
Termoplásticos
Termofixos
Elastômeros
Cadeias lineares ou ramificadas
Estrutura reticulada
Reticulações ocasionais
Amolecem quando aquecidos
Infusíveis e insolúveis
Grande elasticidade
Recicláveis
Moldados apenas durante a reticulação
Semi-cristalinos
Amorfos
Cristalinidade dos polímeros
O estado cristalino pode existir nos materiais poliméricos. Contudo, como nos polímeros temos moléculas em vez de apenas átomos ou íons, como nos metais e cerâmicos, os seus arranjos atômicos são muito mais complexos.
Geometria ortorrômbica
Cristalinidade dos polímeros
Região
cristalina
Região
amorfa
 Os polímeros são com freqüência semicristalinos.
Cristalinidade dos polímeros
“modelo da cadeia enrolada”
Polímero semi-cristalino
fase cristalina		fase amorfa
Cristalinidade dos polímeros
Representação esquemática da estrutura de um esferulito (cristalito)
Cristalinidade dos polímeros
Picos cristalinos
Background amorfo
Difração de raios-X do polipropileno - triclínico
Algumas considerações importantes quanto à cristalinidade dos polímeros
 Polímeros cristalinos são mais densos que polímeros amorfos.
 Polímeros lineares  fácil cristalização (ordenação)
 Polímeros ramificados  nunca apresentam elevado grau de cristalinidade.
 Polímeros em rede  quase totalmente amorfos.
 Polímeros cristalinos são mais fortes e mais resistentes à dissolução e ao amolecimento pelo calor.
Algumas considerações importantes quanto à cristalinidade dos polímeros
Quanto mais simples a cadeia maior a cristalinidade.
Maior a cristalinidade – maior a densidade
Maior a cristalinidade – maior a resistência mecânica
Maior a cristalinidade – maior a resistência ao calor (ao amolecimento)
Maior a cristalinidade – maior a resistência à degradação e a dissolução.
Considerações Importantes
Considerações Importantes
BORRACHAS OU ELASTOMEROS
Ligações
cruzadas
Tensão 
Tensão 
Processo de vulcanização consiste de reações químicas entre cadeias do elastômero e o enxofre (1-5%), gerando ligações cruzadas entre as cadeias.
FIM! 
(PROVA DIA 09/04)