QCM polímeros

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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Polímeros
NB226/NBT115
MATERIAIS POLIMÉRICOS
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Objetivos
Compreender a necessidade da sociedade por polímeros;
Conhecer as principais propriedades de polímeros;
Conhecer as principais fontes de polímeros;
Conhecer as principais formas de síntese de polímeros. 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Bibliografia
MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING An Introduction. William D. Callister, Jr. - John Wiley & Sons,Inc., New York,NY,1991.
Capítulos 15. ESTRUTURAS DE POLÍMEROS
LAWRENCE H. VAN VLACK, LUIZ PAULO CAMARGO FERRAO PRINCIPIOS DE CIENCIA DOS MATERIAIS 2000.
Páginas: 164- 191
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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POLÍMEROS
Macromoléculas constituídas de unidades repetitivas (meros ou monômeros), ligadas através de ligações covalentes.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exercite
 A substância fundamental passível de polimerização chama-se: 
polímero 
epímero 
molde 
monômero 
suporte 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Utilização dos polímeros
Gráf1
		22
		18
		10
		10
		10
		7
		7
		7
		10
Porcentagem
Plan1
				Porcentagem
		embalagens - 22%		22
		const. Civil - 18%		18
		maq. e equipamentos - 10%		10
		industria automotiva - 10%		10
		móveis - 10%		10
		eletroeletronico - 7%		7
		agricultura - 7%		7
		utilidades domésticas - 7%		7
		outros - 10%		10
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Características gerais:
Baixa densidade
Baixo ponto de amolecimento e fusão.
Grande deformabilidade (termoplásticos)
Baixa resistência 
Baixa dureza
Isolantes térmicos
Resistem bem a degradação por produtos inorgânicos e pouco a produtos orgânicos
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Classificação
Naturais: 
celulose (madeira)
latex (borracha) 
proteínas
Sintéticos: PVC, poliestireno, poli(metacrilato de metila)
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exercite
(ITA 2012) Assinale a opção que indica o polímero da borracha natural:
A ( ) Poliestireno 
B ( ) Poliisopreno 
C ( ) Poli (metacrilato de metila) 
D ( ) Polipropileno 
E ( ) Poliuretano 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Modificações de polímeros naturais
(celulose)
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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E o petróleo?
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Petróleo e monômeros
De onde vem a nafta?
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Composição do petróleo
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Alteração dos monômeros para síntese de polímeros
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exercite
(UFPB 2009, CARGO: TÉCNICO DE LABORATÓRIO/ÁREA – MATERIAIS POLIMÉRICOS) Com relação à origem e ao uso dos materiais poliméricos, julgue as assertivas abaixo: 
I. Eles existem na natureza há séculos, porém só começaram a ser usados pelos homens com o advento da revolução industrial. 
II. Os polímeros orgânicos passaram a ser usados pelos homens depois da primeira guerra mundial. 
III. O uso de polímeros orgânicos são datados em períodos mais antigos do que o uso dos polímeros inorgânicos. 
IV. O uso de polímeros inorgânicos são datados em períodos mais antigos do que o uso dos polímeros orgânicos. 
V. Somente a partir do século XX é que foi desenvolvida a maior variedade de polímeros, dada a sua relação com a exploração crescente do petróleo. 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Tipos de polímeros de acordo com os meros
Quando todas as unidades básicas repetidas (meros) são iguais = homopolímero
Se duas ou mais unidades mero diferentes participam das moléculas = copolímero (figura ao lado)
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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O número de ligações depende dos elétrons de valência: principais componentes de polímeros.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Muitas ligações geram átomos mais próximos portanto menor comprimento.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Configuração física
Linear 
Ramificada 
Reticulada (ligação
cruzada) 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Peso molecular e propriedades
Quanto maior o peso molecular, maior o ponto de fusão ou amolecimento.
Até 100 g/mol são líquidos ou gases a 25 C
De 100 g/mol a 1000 g/mol são sólidos pastosos a 25 C. (ex cera parafínica)
De 10.000 g/mol a 40.000 g/mol são sólidos a 25 C
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Cristalinidade dos polímeros
Diferente dos metais e cerâmicos, é um empacotamento de cadeias moleculares. 
Em geral são parcialmente cristalinos (polietileno ilustrado ao lado)
Parte cristalina –com ordem
Parte amorfa – sem ordem 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Classificação dos polímeros 
Termoplásticos
Podem ser repetidamente processados sob aquecimento.
Possuem cadeias lineares e ramificadas.
Ex: polietileno, PVC, poli(metacrilato de metila)
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Termoplásticos
PET – Poliéster saturado – Embalagens, carpetes, monofilamento etc.
PVC – Policloreto de Viníla – Tubos, Isolação de cabos elétricos, filmes de revestimento
PE – Polietileno – Filmes para Embalagens, artigos domésticos.
PP – Polipropileno – Filmes para Embalagens, artigos domésticos, indústria automobilística.
ABS – Acrilo Butadieno Estireno-eletrodomésticos, indústria automobilística
PMMA – Polimetil metacrilato ou Acrílico – Polímero cristalino usado em
várias aplicações
PC – Policarbonato – Vidros blindados, Faróis de automóveis, indústria
aeronáutica.
PA – Poliamidas – “Nylon” – Plástico de engenharia – Alta resistência
mecânica e a temperatura.
POM – Poliacetal – “Delrin” – Plástico de engenharia – características
lubrificantes
PTFE – Politetrafluoretileno – “Teflon” – Baixas características mecânicas, elevada resistência térmica e características lubrificantes.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Classificação dos polímeros 
Termofixos 
Não podem ser amolecidos com o aquecimento. 
Cadeias com alta densidade de ligações cruzadas.
Ex: Resinas epóxi (pisos industriais), resinas de poliésteres.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Termofixos
Poliéster Insaturado – Plástico reforçado com fibra de vidro
Epóxi – Plástico reforçado com fibra de vidro
Fenólicas – Adesivos para abrasivos e rebolos, resinas para fundição, espumas isolante antichama, Bakelite®.
Melamínicas – Laminados decorativos, Tintas de alta resistência.
Poliuretanos – Espuma isolante, revestimentos anticorrosivos.
Poli-isocianurato – Espumas isolantes
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exercite
(UFPB 2009, CARGO: TÉCNICO DE LABORATÓRIO/ÁREA – MATERIAIS POLIMÉRICOS) Com relação às propriedades físicas dos polímeros, julgue as assertivas abaixo: 
I. Os polímeros termoplásticos, nos quais as longas cadeias moleculares não estão rigidamente 
conectadas, têm boa ductibilidade e conformabilidade. 
II. Os polímeros termofixos são mais resistentes e também mais frágeis, pois suas cadeias moleculares apresentam ligações cruzadas. 
III. Os materiais poliméricos têm em geral uma boa resistência à corrosão. 
IV. Os materiais poliméricos oferecem bom isolamento térmico e elétrico. 
V. Os elastômeros apresentam um comportamento tipicamente elástico. 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exercite
(UFPB 2009, CARGO: TÉCNICO DE LABORATÓRIO/ÁREA – MATERIAIS POLIMÉRICOS) 
Acerca da reciclagem dos polímeros, julgue as assertivas abaixo: 
I. A reciclagem de termofixos é bastante simples e muito praticada na engenharia. 
II. A reciclagem de termoplásticos é bastante complicada e limitada, podendo ser usada para a fabricação de pisos ou moídos para servirem como agregados em outras matrizes. 
III. A quantidade de plásticos é maior do que a de papéis em aterros sanitários, na sua maioria. 
IV. Existe um menor número de técnicas para processamento de termofixos. 
V. Para a seleção do processo mais adequado de reciclagem, não há necessidade de se observara composição química ou a classificação do tipo de polímero, uma vez que seu ponto de fusão é sempre baixo, o que facilita no tocante ao uso de técnicas de processamento a quente, tais como a moldagem a sopro e por injeção. 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Classificação dos polímeros 
Elastômeros 
Apresentam grande elasticidade.
Possuem pequena quantidade de ligações cruzadas.
Ex: borracha natural, polibutadieno (conduites), silicone.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exercite
(INT - CONCURSO PÚBLICO Nº 001/2012) Analise. 
I. Polímero flexível que pode facilmente se expandir ou se contrair devido à aplicação de uma força externa. 
II. Polímeros com numerosas ligações cruzadas que fazem com que elas retornem à sua forma original quando uma tensão é removida. 
As afirmativas referem-se, respectivamente, aos polímeros 
A) elastômeros e plásticos. D) fibras e plásticos. 
B) fibras e elastômeros. E) fibras e fibras. 
C) elastômeros e elastômeros. 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Processos de polimerização
Etapas polimerização por adição
 Iniciação: rompimento das ligações duplas.
 Propagação: início do processo de formação das cadeias poliméricas pelos pontos reativos.
 Término: eliminação dos pontos reativos, encerrando a polimerização.
Produto: polímeros com unidades repetitivas de fórmula molecular idêntica ao monômero.
Polimerização por adição
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Processos de polimerização
Polimerização por condensação
 Reação acontece entre dois monôneros, di ou tri funcionais, com eliminação de uma pequena molécula, como água ou HCl.
 Monômeros bifuncionais: cadeias lineares
 Monômeros trifuncionais: cadeias tridimensionais.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exemplo de polimerização por condensação
Ácido tereftálico
Etileno glicol
Tereftalato de etileno - poliéster
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Polimerização industrial
Polimerização em massa.
 Apenas o monômero e o iniciador estão presentes.
 Econômica.
 Polímeros com alto grau de pureza.
 Exotérmica, difícil controle de temperatura e agitação.
 Utilizada na fabricação de lentes plásticas.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Polimerização industrial
Polimerização em solução:
 Monômero, iniciador e um solvente para formação de sistema homogêneo.
 Polímero formado pode ser solúvel ou insolúvel.
 Sistema de fácil agitação, evitando superaquecimento.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Polimerização industrial
Polimerização em suspensão:
 Monômero e iniciador são insolúveis no meio dispersante.
 Agitação é fator importante para evitar a coalescência das gotículas de monômero-polímero.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Polimerização industrial
Polimerização em emulsão:
Componentes: emulsão estável de água, monômeros do polímeros, e um surfactante (sabão ou detergente). 
Os surfactantes formam micelas, que dissolvem os monômeros (hidrofóbicos).
Os iniciadores de radicais livres, quando jogados na fase aquosa, também migram para a fase micelar, iniciando a polimerização.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exercite
(INT - CONCURSO PÚBLICO Nº 001/2012) Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, os três estágios em que se processa a polimerização do cloreto de vinila. 
Propagação, adição e polimerização. 
Iniciação, adição e propagação. 
Polimerização, adição e propagação.
Iniciação, propagação e terminação.
Adição, propagação e terminação. 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Características dos processos de polimerização
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Propriedades mecânicas
Curva A: polímeros frágeis termofixos (polimetilmetacrilato- acrílico) (fenolformaldeído-baquelite) 
Curva B: polímeros plásticos: polietileno ptfe teflon pvc pp etc (termoplásticos)
Curva C: polímeros altamente elásticos (elastômeros -borrachas) 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exercite
(UFPB 2009, CARGO: TÉCNICO DE LABORATÓRIO/ÁREA – MATERIAIS POLIMÉRICOS) Com relação às propriedades físicas dos polímeros, julgue as assertivas abaixo: 
I. Os polímeros termoplásticos, nos quais as longas cadeias moleculares não estão rigidamente 
conectadas, têm boa ductibilidade e conformabilidade. 
II. Os polímeros termofixos são mais resistentes e também mais frágeis, pois suas cadeias moleculares apresentam ligações cruzadas. 
III. Os materiais poliméricos têm em geral uma boa resistência à corrosão. 
IV. Os materiais poliméricos oferecem bom isolamento térmico e elétrico. 
V. Os elastômeros apresentam um comportamento tipicamente elástico. 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Processamento de polímeros
Misturas moldáveis = resina + “batch”
pigmento ou corante
plastificante
carga
estabilizador
lubrificante
catalisador
agente de “cura”
agente de esponjamento
anti-chama (retardante de chama)
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Aditivos presentes nas misturas moldáveis
Elastômeros
agente de vulcanização
acelerador
carga (reforçadora ou inerte)
ativador
antioxidante
plastificante
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Aditivos presentes nas misturas moldáveis
“Plásticos”
pigmento ou corante
plastificante
carga
estabilizador
lubrificante
catalisador
agente de “cura”
agente de esponjamento
anti-chama (retardante de chama)
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Um exemplo: vulcanização
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Porque vulcanizar?
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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 (FGV) Vulcanização é um processo de produção de borracha comercial, que consiste, basicamente, na: 
a) polimerização do isopreno. 
b) interligação das cadeias dos polímeros da borracha natural por átomos de carbono. 
c) interligação das cadeias dos polímeros da borracha natural por átomos de silício. 
d) interligação das cadeias dos polímeros da borracha natural por átomos de enxofre. 
e) desidratação da borracha natural seguida de adição de negro de fumo. 
Exercite
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exemplos de aplicações
Material
Nomes
Comerciais
Características principais
Aplicações
copoli(acrilonitrila - butadieno - estireno)
ABS
Abson
Cycolac
Kralastic
Lustran
Novodur
Tybrene
Excepcional resistência e tenacidade, resistência a distorções térmicas, boas propriedades elétricas, inflamável e solúvel em alguns solventes orgânicos.
Acabamento de refrigeradores, equipamentos para jardim, brinquedos, computadores e impressoras, equipamentos de segurança.
acrílicos
(poli metil metacrilato)
Acrylite
Diakon
Lucite
Plexiglas
Excepcional capacidade de transmissão de luz e resistência às intempéries, boas propriedades mecânicas. 
Lentes, divisórias e fechamento de aeronaves, artefatos domésticos.
poli(flúor carbonetos)
PTFE ou TFE
Teflon
Fluon
Halar e Halon
Hostaflonj TF
Quimicamente inertes na maioria dos ambientes, propriedades elétricas excelentes, baixo coeficiente de atrito, pode ser utilizado até 260°C, propriedades fracas em baixas temperaturas.
Selos conta a corrosão, tubos e válvulas para produtos químicos, revestimento contra corrosão e adesão, peças eletrônicas para alta temperaturas.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Material
Nomes
Comerciais
Características principais
Aplicações
poliamida
PA-n
Nylon
Durethan
Herox
Nomex
Ultramid
Zytel
Boa resistência mecânica, resistência a abrasão e tenacidade, baixo coeficiente de atrito, absorve água e alguns outros líquidos.
Rolamentos, engrenagens, buchas, suportes e encapamento para fios e cabos.
policarbonatos
PC
Baylon
Iupilon
Lexan
Makrolon
Merlon
Nuclon
Estável dimensionalmente, baixa absorção de água, transparente, muito boa resistência a impactos, boa ductibilidade, razoável resistência química.
Capacetes de segurança, lentes, globos de luz, base para filmes fotográficos.
polietileno
PE
Alathon
Alkathene
Ethron
Fortiflex
Hi-fax
Petrothene
Rigidex e Zendel
Resistente quimicamente, isolante elétrico, tenaz e com baixo coeficiente de atrito, baixa resistênciaa intempéries.
Garrafas flexíveis, brinquedos, peças de baterias, copos descartáveis, fôrma de gelo, filme plástico para embalagem.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Material
Nomes 
Comerciais
Características principais
Aplicações
polipropileno
PP
Bexphane
Herculon
Meraklon
Moplen
Poly-pro
Pro-fax
Propathene
Resistência a distorções térmicas, excelentes propriedades elétricas, alta resistência a fadiga, quimicamente inerte, relativamente barato, pouca resistência a luz ultravioleta.
Garrafas esterilizáveis, embalagens, gabinetes de TV e eletrodomésticos, malas de viagem.
poliestireno
PS
Carinex
Celatron
Hostyren
Lustrex
Styron
Vestyron
Excelente propriedades elétricas e transparência óptica , boa estabilidade térmica e dimensional, relativamente barato.
Revestimento de paredes, caixas de bateria, brinquedos, painéis luminosos internos, utensílios domésticos.
vinis
PV_
Darvic
Exon
Geon
Pee Vee Cee
Pliovic
Saran e Tygon
Baixo custo, normalmente rígido mais pode tornar-se flexível com plastificantes, suscetível a deformação térmica, muitas vezes copolimerizado.
Cobertura de tetos, tubos e conexões, isolamento elétrico de fios, fitas e discos para gravação fonográfica, mangueiras de jardim.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Material
Nomes
Comerciais
Características principais
Aplicações
poliéstes
PET ou PETE
Celanar
Crastin
Dacron
Hylar
Melinex
Mylar
Terylen
Um dos mais tenazes filmes plásticos, excelente resistência a fadiga e a ruptura, resitência a umidade, ácidos, graxas, óleos e solventes.
Fitas de gravação magnética, vestimentas, correias automotivas, garrafa para bebidas.
Termofixos
epóxidos
Araldite
Epikote
Epon
Epi-rez
Lekutherm
Nepoxide
Excelente combinação de propriedades mecânicas com resistência à corrosão, estável dimensionalmente, boa adesão, relativamente barato e com boas propriedades elétricas. 
Pias, adesivos, revestimentos de proteção, usado com laminados de fibra de vidro, caixas de aparelhos elétricos. 
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Material
Nomes
Comerciais
Características principais
Aplicações
Termofixos
fenólicas
Bakelite
Amberol
Arofene
Durite
Resinox
Excelente estabilidade térmica acima de 150°C, pode ser combinado com um grande número de resinas e cargas, barato.
Capa de motores elétricos, telefones, distribuidores, fixadores elétricos.
poliéster
Aropol
Baygal
Derakene
Laguval
Laminac
Selectron
Propriedades elétricas excelentes e baixo custo, pode serf formulado para utilização em altas ou baixas (ambiente) temperaturas, as vezes reforçados com fibras.
Capacetes, botes de fibras de vidro, cadeiras, pás de ventiladores, pranchas de “surf”.
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Tempo de degradação de polímeros
Chicletes – 5 anos
Cordas de nylon – 30 anos
Embalagens PET – mais de 100 anos
Isopor – indeterminado
Luvas de borracha – indeterminado
Plásticos – até 450 anos
Pneus – Indeterminado
Sacos plásticos – mais de 100 anos
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Exercícios avaliativo (escrito e em grupo):
Exemplifique os aditivos usados nos elastômeros e nos plásticos;
Identifique de acordo com o diagrama de Hommel o risco de cada produto;
Com base no texto sobre polímeros condutores discutas as potenciais aplicações.