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Termorigidos e termoplasticos

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TÓPICOS ESPECIAIS I
ENGENHARIA QUÍMICA
Técnicas de Polimerização
As principais técnicas empregadas em reações de polimerização podem 
ser distribuídas em dois grupos. Essa divisão reflete condições operacionais 
distintas, tanto a nível laboratorial quanto em escala industrial.
Sistemas homogêneos
Polimerização em massa
Polimerização em solução
Sistemas heterogêneos
Polimerização em emulsão
Plimerização em suspensão
Polimerização interfacial
Polimerização em fase gasosa
Técnicas de Polimerização
Polimerização em Massa
 Apenas monômero e iniciador estão presentes no sistema.
 Se iniciação for térmica ou por radiação  apenas monômero no meio.
 Técnica econômica e produz polímeros de alta pureza.
 Altamente exotérmica  dificuldade de controlar T e agitação 
 viscosidade aumenta rapidamente.
 Usada para poliadição
 Pode adicionar um agente de transferência de cadeia
 Efeito Trommsdorff – efeito gel
Técnicas de Polimerização
Polimerização em Massa
Vantagens
• Polímeros de alta massa molar e alta pureza
• Polímeros com excelentes qualidades óticas e elétricas
Desvantagens
• Remover monômero residual
• Dificuldade em dissipar o calor durante a polimerização
• Tendência ao efeito Trommsdorff
Técnicas de Polimerização
Polimerização em Solução
Monômero, iniciador e solvente
 Resulta em polímero solúvel ou insolúvel
 Solúvel – uso de um não-solvente para precipitá-lo em forma 
de fibras ou pó (polimerização por precipitação)
 Insolúvel – obtido em lama (polimerização em lama) e 
facilmente separado por filtração
 Solvente não permite grande aumento da viscosidade e distribui 
melhor a temperatura  mais lento que o processo em massa
Vantagens
• Homogeneização da T reacional devido a fácil agitação
• Prevenção ao efeito Trommsdorff
• A obtenção de polímero no estado sólido (eventualmente na forma de 
pó) não necessitando ser peletizado.
Desvantagens
• Solventes são caros
• Alta toxicidade dos solventes
• Menor rendimento  monômeros menos concentrados
• Formação de polímeros de baixa massa molecular
Técnicas de Polimerização
Polimerização em Solução
Técnicas de Polimerização
Polimerização por Emulsão
Monômero, iniciador, solvente e emulsificante
Monômero parcialmente solúvel ou insolúvel e iniciador sólúvel
 Emulsificante – formar micelas entre 0.05 a 2 µm, onde 
o monômero fica contido
Micelas ativas – reações de polimerização se processa dentro 
delas
Micelas inativas – fonte monômero
A taxa de polimerização é 
dependente da concentração do 
iniciador e independente
da concentração do emulsifícante
Produto é uma dispersão 
coloidal látex, finamente dividido 
e disperso na fase contínua
Iniciação completa – radical migra 
para dentro das micelas – ocorre 
propagação
Tintas, adesivos, resinas acrilato, 
metacrilato e acetato 
Vantagens
• Polimerização rápida
• Obtenção de polímeros com alto peso molecular
• Fácil controle da temperatura
Técnicas de Polimerização
Polimerização por Emulsão
Desvantagens
• Contaminação do polímero com agentes emulsificantes e água
• Elevado volume de reação
Polimerização em Suspensão
 Monômero e iniciador são insolúveis no meio dispersante, em geral, a água.
 Os monômeros e iniciador são dispersos na forma de pequenas gotas 
através da ação de agentes de suspensão – susbstâncias tensoativas 
 Cada gota atua como ”micro reatores” de polimerização em massa 
resfriados por água  agitação é fator importante
 A polimerização é iniciada nas gotas de monômero pelos iniciadores  gotas 
em glóbulos  polimerização por pérolas ou contas
Técnicas de Polimerização
 Gotículas são convertidas de um estado líquido de alta mobilidade para uma 
mistura altamente viscosa e, daí, polímero duro (0,01 a 10 mm)
Técnicas de Polimerização
Polimerização em Suspensão
Microscopia ótica de Copolímeros à Base 
de 2-Vinilpiridina
Usada para produção de PS, PVC, PTFE
Poliestireno expandido
Técnicas de Polimerização
Polimerização em Suspensão
Vantagens
• Temperatura de reação é facilmente controlada
• Fácil recuperação do produto (pérolas)
Desvantagens
• Contaminação do polímero com agentes estabilizantes e água
• Requer agitação contínua
• Elevado volume de reação
Técnicas de Polimerização
Polimerização Interfacial
 Reação na interface entre dois solventes imiscíveis – cada monômero 
em uma fase
 Pode ser obtido altas MM’s
 Polímero é removido pelo estiramento lento e contínuo do filme 
ou por agitação que produz gotículas dispersas
 Restrito a algumas polimerizações em etapas, polímeros instáveis 
a altas temperaturas – ex.: poliamidas
Técnicas de Polimerização
Polimerização em Fase Gasosa
 Ausência de uma fase líquida na zona de polimerização
 Reação ocorre na interface de uma catalisador sólido e o gás adsorvido
 A fase gás mantém a reação fornecendo monômero, misturando 
as partículas e retirando calor do sistema
 Vantagens: moderadas condições operacionais, ausência de 
solvente e alta atividade do catalisador.
 Utilizado na produção de poliolefinas - PE
 Resina flui para um silo através de uma válvula de descarga na 
base do reator.
Aditivos
Materiais introduzidos intencionalmente para 
tornar um polímero mais adequado para uma 
dada condição de aplicação.
Introduzidos durante a síntese/polimerização ou no processo 
de transformação
 São geralmente líquidos de baixas pressões de vapor e pesos 
moleculares reduzidos, com moléculas de pequeno tamanho e alto PF.
 Reduz as forças intermoleculares  Proporciona 
flexibilidade, ductibilidade e tenacidade aos polímeros, 
mas diminui rigidez e dureza – diminui FVW
 Empregados em materiais frágeis à temperatura ambiente  PVC 
e copolímeros de acetato, na fabricação de lâminas finas ou 
películas, tubos, cortinas.
Plastificantes
Ftalatos
 Colorir e dar opacidade a um polímero
 Barreira aos ataques UV  estabilidade química
Pigmentos/Corantes
Orgânicos ou inorgânicos
 Deve ser barato, resistente a intempéries, produtos químicos e à migração, 
estável à luz e ao calor, de fácil dispersão, além de possuir baixa densidade 
e absorção de óleos e plastificante, possuir brilho e alta resistência da cor.
 Dissolvem-se ou são dispersos
 Evitam a degradação de polímeros quando expostos à 
radiação UV e calor
Sais, fosfitos e cetonas
Estabilizadores
 Estabilizantes térmicos utilizados para evitar uma série de 
reações iniciadas pelo HCl formado durante o próprio 
processo de formação do polímero, como no caso do PVC
Carbonato básico de chumbo, os estearatos, etc.
Os estabilizadores de luz ultravioleta absorvem esta energia 
evitando a quebra das ligações químicas no polímero.
 Aumetam a resistência à inflamabilidade dos polímeros 
através da diminuição da temperatura no local de queima
Retardadores de chama
 Polietileno, nylon e poliestireno  inflamáveis na sua 
forma pura
Compostos clorados ou bromados (halog reagem com radicais livres), os 
fosfatos orgânicos (desidratam e formam camada carbônica), trióxido de 
antimônio
Compostos que interferem no processo de combustão
Apesar da eficiência desses retardantes, ainda não existe um 
polímero que não seja inflamável.
 Cargas de reforço com objetivo de aumentar a resistência 
mecânica da peça fabricada
Fibras de vidro e negro de fumo (fuligem)
Cargas
 Os materiais inertes são incorporados aos polímeros para 
diminuir o custo de produção
Talco e serragem
A utilização de determinadas cargas provoca no polímero um 
aumento ou melhoria de sua estabilidade térmica e dimensional, 
escoamento, resistência mecânica e química, superfície do produtofinal, propriedades elétricas e processabilidade.
 Retardar ou evitar o processo de degradação dos 
polímeros orgânicos em presença de oxigênio e calor
Antioxidante
 Ser capaz de inibir oxidação sob todas as condições de 
armazenamento, processamento e serviço, ser 
permanente, não tingir o polímero, não descorar o artefato 
durante o processamento.
aminas secundárias, fenólicos e fosfitos
Ceras - físico PP
 Melhorar as propriedades de escoamento, além de reduzir a 
aderência do material fundido às superfícies dos moldes e das 
máquinas de moldagem
Lubrificantes
Óleos (HC’s) ou cêras (parafínicas)
 Internos – lubrificam os grãos poliméricos ou outros aditivos durante o 
processamento. Permite fusão mais branda e fácil, diminuindo risco 
de dano térmico. Parcialmente solúvel no fundido polimérico
 Externos – Insolúveis. Lubrificam o contato da mistura com as paredes 
do equipamento, evitando fricção exagerada que causaria 
aquecimento do local e degradação.
 Os agentes de cura (endurecedores) ou vulcanização são utilizados 
quando se deseja realizar a cura de alguns termorrígidos ou na 
vulcanização dos elastômeros.
Agentes de cura
 Esses agentes formam ligações cruzadas entre as cadeias do 
polímero, fazendo com que adquiram uma estrutura tridimensional.
enxofre 
peróxidos, óxidos metálicos e alguns compostos bifuncionais
 Aumento da resistência e da rigidez e diminuição da fluência
 Aditivos usados na produção de polímeros sob a forma 
celular ou expandidos, como a espuma ou o isopor.
Agentes de expansão
 Ocorre devido à formação de gás quando o aditivo 
incorporado se decompõe ao ser aquecido durante o 
processamento.
orgânicos nitrogenados, como hidrazidas, azocompostos, carbonato de 
amônio, compostos nitrosos.
Aditivo Função
Plastificante Aumentar flexibilidade
Estabilizante térmico Evitar a decomposição por aquecimento
Estabilizante UV Evitar a decomposição por raios UV
Retardador de chamas Reduzir a inflamabilidade
Lubrificante Reduzir a viscosidade
Carga
Aumentar a resistência ao desgaste por abrasão e 
reduzir o custo do material
Antioxidante Minimizar oxidação provocada por O2 e O3 atmosféricos
Pigmentos Conferir cor desejada
Antiestático Evitar eletrização por atrito
Aromatizante
Conferir odorese desejados ou mascara odores 
indesejados
Biocida Inibir degradação por microorganismo

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