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Polímeros Pt.2

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TERMOPLÁSTICOS E TERMOENDURECÍVEIS
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Obtenção
Polímeros naturais e sintéticos
Naturais
Celulose, amido, borracha natural, quitosana…
Sintéticos
Fabricados com matérias-primas de origem 
petroquímica
Poliolefinas: eteno, propileno
Vinílicos: cloreto de vinila, poliestireno…
Acrílicos: metacrilato de metila, acrilato de butila
Poliésteres, poliamidas, poliuretanos
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Celulose
Polímero mais abundante, é uma poli(glicose)
Obtida de materiais lignocelulósicos
madeira, bagaço de cana, palha…
também existe em bactérias e outros 
organismos
Principal componente do papel e papelão
Dissolvida e reprecipitada:
celulose regenerada: fibras e filmes
Muitos derivados 
acetatos, nitratos, éteres, carboximetilcelulose
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Uma estrutura muito estável
Forte associação entre as cadeias, pontes-H
Poucos solventes
Decomposição térmica, antes de fundir
Modificação química exige condições agressivas
Resistente à hidrólise
Resultado de bilhões de anos de evolução
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Materiais lignocelulósicos
Na madeira, celulose está
protegida (envolvida) em 
lignina.
Quimicamente resistente, 
tem de ser removida para 
permitir o aproveitamento 
da celulose
Na fabricação de papel: 
pasta química e pasta 
mecânica
Matéria-prima básica das 
biorefinarias alimentadas 
com madeira e palha
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Lignina: polímero que encapa a celulose
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Extraindo a celulose
Processo a sulfito: bisulfito de cálcio
Processo a sulfato: soda cáustica e sulfeto de sódio
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Amido
� Muito usado como alimento
� Uso crescente em polímeros termoplásticos 
biodegradáveis
� Amilose e amilopectina
� Solúvel em água
derivatização é mais fácil que a da celulose
� Facilmente hidrolisado - glicose
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Obtenção
� O monômero é obtido a partir do petróleo ou 
gás natural, pois é a rota mais barata. 
� É possível obter monômeros a partir da madeira, 
álcool,carvão e até do CO2, pois todas essas 
matérias primas são ricas em carbono, o átomo 
principal que constitui os materiais poliméricos. 
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Craqueamento do Petróleo
Foto:http://www.clickmacae.com.br/
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Ciclo do Petróleo
GASES (NAFTA)
GLP
GASOLINA
...
RESÍDUOS
PETRÓLEO REFINAMENTO
ETENO
PROPENO
BUTENO
...
ETC
CRAQUEAMENTO
POLIMERIZAÇÃOTRANSFORMAÇÃO
RECICLAGEM
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Cadeia Petroquímica
� Refinaria:
Petróleo � Nafta
� Petroquímica 1ª geração:
Nafta � Monômero
� Petroquímica 2ª geração:
Monômero � Polímero
� Petroquímica 3ª geração:
Polímero � Produto
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Matérias-primas básicas para a 
obtenção dos polímeros
Matéria-prima Origem Produto
Celulose Natural Acetato de celulose
Nitrato de Celulose
Caseína Natural Galalite
Óleo de rícino Natural Náilon
Amônia e Uréia Natural Uréia- Formaldeído
Acetileno Sintético Policloreto de Vinila (PVC)
Poliacrinovinila
Propeno Sintético Polipropileno
Etileno Sintético Polietileno
Benzeno Sintético Náilon
Poliéster
Etileno + Benzeno Sintético Poliestireno
www.materialdidatico.pro.br
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Origem dos polímeros
queratina
polipeptídeos
cartilagem
macromoléculas inorgânicas
macromoléculas orgânicas
colágeno
proteínas
celulose amido quitina
borracha 
natural
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Propriedades e testes
em polimeros
� os testes mais comuns para os plásticos, que foram 
agrupados em categorias são: 
� I. Organismos certificadores
� A. ASTM
� B. ISO
� C. Sistema Internacional de Unidades (SI)
� II. Propriedades mecânicas
� A. Resistência à tração (ISO 527-1, ASTM D-638)
� B. Resistência à compressão (ISO 75-1 e 75-2,
ASTM D-695) e foram agrupados em categorias são: 
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Propriedades e testes
em polimeros
� os testes mais comuns para os plásticos, que foram 
agrupados em categorias são: 
� I. Organismos certificadores
� A. ASTM
� B. ISO
� C. Sistema Internacional de Unidades (SI)
� II. Propriedades mecânicas
� A. Resistência à tração (ISO 527-1, ASTM D-638)
� B. Resistência à compressão (ISO 75-1 e 75-2,
ASTM D-695) e foram agrupados em categorias são: 
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� C. Resistência ao cisalhameiito (ASTM D-732)
� D. Resistência ao impacto
� E. Resistência à flexão (ISO 178, ASTM D-790
e D-747)
� F. Fadiga por flexão (ISO 3385, ASTM D-430
eD-813)
� G. Amortecimento
� H. Dureza
� L Resistência à abrasão (ASTM D-1044)
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� III. Propriedades físicas
� A. Massa específica1 e densidade relativa2 (ISO
1183, ASTM D-792 e D-1505)
� B. Contracão na moldagem (ISO 2577, ASTM
D-955)
� C. Resistência à fluência ou creep {ISO 899,
ASTM D-2990)
� D. Viscosidade
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� IV. Propriedades térmicas
� A. Condutividade térmica (ASTM C-177)
� B. Capacidade calorífica (calor específico)
� C. Expansão térmica (ASTM D-696 e D-864)
� D. Temperatura de deflexão térmica (ISO 75,
ASTM D-648)
� E. Plásticos ablativos
� F. Resistência ao frio
� G. Inflamabilidade (ISO 181,871 e 1210; ASTM
D-635,D-568eE-84)
� H.índice de fluidez (ISO 1133, ASTM D-1238)
� I. Temperatura de transição vítrea
� J. Temperatura de amolecimento (ISO 306, ASTM
D-1525
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� V. Propriedades ambientais
� A. Propriedades químicas
� B. Resistência às intempéries (ASTM D-2565,
D-4329, G-154 e G-155; ISO 4892)
� C. Resistência à radiação ultravioleta (ASTM
G-23 e D-2565)
� D. Permeabilidade (ISO 2556, ASTM D-1434 e
E-96)
� E. Absorção de água (ISO 62, 585 e 960; ASTM
D-570)
� F. Resistência bioquímica (ASTM G-21 e G-22)
� G. Fratura sob tensão ambiental (stress cracking)
(ISO 4600 e 6252, ASTM D-1693)
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VI. Propriedades ópticas
� A. Brilho (ASTM D-2457)
� B. Transmitância luminosa (ASTM D-1003)
� C. Cor
� D. índice de refração (ISO 489, ASTM D-542)VII. Propriedades elétricas
� A. Resistência ao arco (ISO 1325, ASTM D-495)
� B. Resistividade (ou resistência do isolamento)
(ISO 3915, ASTM D-257)
� C. Rigidez dielétrica (ISO 1325 e 3915, ASTM
D-149)
� D. Constante dielétrica (ISO 1325, ASTM D-150)
� E. Fator de dissipação (ASTM D-150)
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TERMOPLÁSTICOS TERMOENDURECÍVEIS
•Amaciam com o aumento de 
temperatura e endurecem com a 
diminuição de temperatura –
processos reversíveis
•“Polimerizam” com o aumento de 
temperatura, tornando-se “duros”; 
não amaciam com subsequente 
aumento de temperatura
•São, em geral, menos rígidos, 
menos resistentes e mais dúcteis
•São, em geral, mais rígidos, mais 
resistentes e mais frágeis
•Maioria dos polímeros lineares 
formados por adição e com alguma 
ramificação
•Todos os polímeros formados por 
condensação e os lineares com 
“cross-linking”
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Classificação dos polímeros
�Termofixos
�Termoplásticos
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Termofixos
� São polímeros que uma vez moldados, não
podem mais sofrer novos ciclos de
processamento.
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�Resinas Melamínicas
– Antes da reticulação: oligômeros (PM até 3000)
– Após reticulação: termofixo
– Cymel, Melchrome
Plásticos Termofixos
Melamina + Aldeído fórmico 
em solução ácida = 
Melamina- Formaldeído
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�Resinas Epoxídicas
– Diepóxi + diamina = resina epoxídica 
– Antes da reticulação: 
� Diepóxi: pré-polímero termoplástico sólido ou monômero líquido
� Diamina: líquido
– Reticulação: reação pela mistura dos dois líquidos
– Após reticulação: termofixo
Plásticos Termofixos
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Exemplos
– resinas fenólicas
– Epóxi;
– poliuretanos (PU);
– poliacetato de 
etileno vinil (EVA) 
– poliésteres
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Termoplásticos
� Não sofrem alterações na sua estrutura 
química durante o aquecimento e que após o 
resfriamento podem ser novamente fundidos. 
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PROPRIEDADES MECÂNICAS
(PMMA)
•As propriedades mecânicas são fortemente 
dependentes da temperatura, do peso 
molecular e da humidade relativa! (PE)
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DEFORMAÇÃO DE UM POLÍMERO SEMICRISTALINO
•A formação de 
estricção não é 
estável como nos 
metais, alastrando 
a todo o provete 
antes da fractura
•Fenómeno 
“semelhante” ao 
endurecimento por 
deformação 
plástica nos metais
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DEFORMAÇÃO DE UM ELASTÓMERO
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TEMPERATURAS
DE
FUSÃO 
E DE 
VITRIFICAÇÃO
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TERMOPLÁSTICO 
50% CRISTALINO
TERMOPLÁSTICO COM 
CROSS-LINKING
TERMOPLÁSTICO X% 
CRISTALINO
ELASTÓMERO
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ACETAL
•A resistência à fadiga depende 
da temperatura e da humidade 
relativa, tal como a resistência 
estática
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Comportamento 
mecânico
Plásticos rígidos: deformam-se pouco, mas são mais 
quebradiços
Plásticos flexíveis: deformam-se facilmente, mas não tendem a 
romper-se; deformação irreversível
Elastômeros: deformam-se facilmente, mas com reversibilidade
Fibras: muita resistência e pequena deformação
Plásticos flexíveis: 
PEAD, PEBD, PP
Plásticos rígidos: PS, 
PMMA, PC, PET, 
PA, POM, PVC 
rígido;
Elastômeros: 
borracha natural, 
neoprene, 
polibutadieno, 
NBR, SBR; 
Fibras: PA, PAN, 
PET, kevlar, fibra 
de carbono
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Comportamento 
mecânico
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Comportamento 
Mecânico
�Elastômeros
–Termoplásticos:
� amorfos (ou com baixa cristalinidade), com 
Tg abaixo da ambiente
–Termofixos: 
� termoplásticos vulcanizados � aumento da 
elasticidade e da resistência
�Plásticos
�Fibras
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Comportamento Mecânico: 
Elastômeros
Deformação elástica: temporária, reversível
Elastômeros TERMOFIXOS: 
� Geralmente termoplásticos amorfos ou com baixa 
cristalinidade e Tg menor do que a ambiente
� Moléculas reagem após a moldagem para que se formem 
ligações cruzadas (cura, reticulação)
� Efeitos dos cross-links ���� aumento de resistência e 
elasticidade; transformação para termofixo.
� Por que a deformação é elástica ?
� as moléculas enovelam-se novamente porque assim 
retornam à posições com o menor nível de energia 
possível.
Peça original
Durante tracionamento
Tracionamento 
encerrado
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Comportamento Mecânico: 
Elastômeros
Elastômero: poucos cross-links ���� deformação elástica
Plástico flexível: sem cross-links ���� deformação plástica
Termofixo plástico: muitos cross-links ���� pouca deformação
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Comportamento Mecânico: 
Elastômeros Termofixos
Borracha natural (cis-poliisopreno):
• Macia e pegajosa
• Pouco resistente à abrasão
• Pouco resistente à tração
• termoplástico
2% de enxofre:
•Borracha 
vulcanizada
•Mais dura e 
resistente
•Muita elasticidade
•Elastômero 
termofixo
20 % de enxofre:
• ebonite
• Muito dura e 
resistente
• Muito rígida
• “ borracha 
dura” -- Plástico 
termofixo
vulcanização
Gutta Percha e Balata
(trans-poliisopreno):
• Borracha dura
• Bolas de golfe
• Cabos submarinos
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Propriedades Físicas e Mecânicas
Plástico Aspecto Visual
Temperatura 
de Fusão 
(ºC)
Outras 
propriedades
Aplicações 
principais
Comportament
o quanto à 
inflamabilidade
PEAD incolor e opaco 130 - 135
alta rigidez e 
resistência
tampas, 
vasilhames e 
frascos em 
geral
queima lenta, 
chama amarela 
e com odor de 
vela
PEBD
incolor, 
translúcid
o ou 
opaco
109 - 125
alta 
flexibilidade 
e boa 
resistência 
mecânica
utensílios 
domésticos, 
sacos e 
frascos 
flexíveisqueima lenta, 
chama amarela 
e com odor de 
vela
PP incolor e 
opaco
160 - 170
boa 
resistência a 
choques e 
alta 
resistência 
química
pára-choques
de carros, 
garrafas e 
pacotes
queima lenta, 
chama amarela 
e com odor de 
vela
100

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