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* Aula 11- Comportamento ótico, elétrico e químico dos polímeros Prof. Dr. Rita Sales * As propriedades óticas dos polímeros podem informar sobre a estrutura e ordenação moleculares, bem como sobre a existência de tensões ou regiões sob deformação. Muitos materiais plásticos são transparentes e usados em aplicações óticas Tensões em uma régua escolar de acrílico * As propriedades usualmente medidas e reportadas pelos fornecedores são: OPACIDADE A TRANSLUCIDEZ (QUANTA LUZ ATRAVESSA O MATERIAL) O ÍNDICE DE AMARELAMENTO (APARÊNCIA) O ÍNDICE DE REFRAÇÃO (REFRAÇÃO DA LUZ) * As principais propriedades óticas são: Transparência Índice de refração * Transparência A transparência a luz visível é apresentada por polímeros amorfos ou com muito baixo grau de cristalinidade. A presença de inclusões muito pequenas, ou de cristalitos, torna o material semitransparente, pois essas partículas atuam espalhando a luz. Materiais poliméricos muito cristalinos tornam-se translúcidos ou semitransparentes, ou mesmo opacos. PS * Índice de refração É a razão entre a velocidade da radiação eletromagnética no vácuo e a velocidade de um dado meio. PET- índice de refração ~1,55 NR- índice de refração ~1,25 * PLÁSTICOS EXCELENTES ISOLANTE ELÉTRICOS COMPORTAMENTO ELÉTRICO DOS POLÍMEROS * Em 1970 um grupo de químicos descobriu que alguns polímeros eram condutores elétricos Desde então, começou-se a pensar em fios de plástico, circuitos mais leves, músculos artificiais, entre outros. Alguns destes polímeros tinham outra propriedade: emitiam luz quando conduziam eletricidade, dependendo do potencial aplicado Estes polímeros são conhecidos como LEP - light emitting polymers. Polianilina é um dos mais importantes polímeros condutores * LIGAÇÕES CONJUGADAS Estes polímeros possuem ligações duplas conjugadas - permitindo a mobilidade eletrônica ao longo da cadeia. As propriedades ópticas e elétricas destes polímeros estão relacionadas com sua conformação molecular, e podem ser modificadas pela introdução de grupos à cadeia polimérica, pela variação da temperatura, pressão, interação com solventes, ou pela aplicação de um potencial elétrico. Ligação Conjugada * Dentre as propriedades químicas mais importantes dos materiais poliméricos, diretamente relacionadas às suas aplicações, está resistência à oxidação, ao calor, às radiações ultravioletas, à água, a ácidos e bases, a solventes e a reagentes. COMPORTAMENTO QUÍMICO DOS POLÍMEROS * Resistência à oxidação Esta resistência é mais encontrada nas macromoléculas saturadas, como as poliolefinas. Nos polímeros insaturados, particularmente nas borrachas, a oxidação pode ocorrer através das insaturações, rompendo as cadeias, diminuindo seu tamanho e consequentemente, a resistência mecânica do material. * Resistência à degradação térmica A exposição de polímeros ao calor em presença de ar causa a sua maior degradação Envolve reações químicas complexas Essas reações são causadas pela formação de radicais livres na molécula, frequentemente com interferência do oxigênio * Os polímeros clorados, como o PVC, são muito sensíveis à degradação térmica durante o processamento, devido à fácil ruptura das ligações C-Cl. Resistência à degradação térmica * Resistência às radiações ultravioleta As macromoléculas de estrutura insaturada apresentam baixa resistência às radiações ultravioleta, que são absorvidas, gerando facilmente radicais livres. Esse fenômeno ocorre na exposição do polímero à luz solar. Podem ocorrer modificações das propriedades mecânicas pelo enrijecimento do material, devido à formação de ligações cruzadas. MATERIAL RÍGIDO * Resistência à água A resistência à água em polímeros é avaliada pela absorção de umidade, que aumenta as dimensões da peça, o que prejudica a aplicação em trabalhos de precisão Por exemplos, peças de náilon ou de celulose podem absorver umidade, mudando de dimensões. Nylon * Resistência a ácidos e bases O contato com ácidos em geral, em meio aquoso, pode causar a parcial destruição das moléculas poliméricas, se houver nelas grupamentos sensíveis à reação com ácidos. As soluções alcalinas (básicas), usualmente aquosas, em maior ou menor concentração, são bastante agressivas a polímeros. * Resistência a solventes e reagentes A solubilidade depende fundamentalmente da interação das moléculas do soluto com o solvente Quando a macromolécula é muito cristalina, os cristalitos dificultam a penetração dos solventes, aumentando a insolubilidade do material * Assim, com o conhecimento químico, pode-se prever o comportamento dos polímeros diante dos solventes. Resistência a solventes e reagentes Se o polímero tem estrutura reticulada a dispersão molecular é impossível. Quando a estrutura é aromática ou saturada, oferece resistência a solventes e reagentes * Inflamabilidade Conforme a natureza química do polímero, a decomposição térmica pode ser facilita ou dificultada. Polímeros de fácil decomposição nem permitem a quantificação da propriedade, pela rapidez da combustão. Os polímeros termorrígidos apresentam maior dificuldade de combustão, e por isso são usados na confecção de peças para uso elétrico. * Rigidez/Flexibilidade da Cadeia polimérica
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