Polímeros de Engenharia: Poliimidas

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
HELLEN VALESKA ARAUJO 
 
 
 
POLÍMEROS DE ENGENHARIA: 
POLIIMIDAS (PI) 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
2018 
1. CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DAS POLIIMIDAS 
Poliimidas são uma classe de polímeros contendo uma unidade de imida 
heterocíclica no esqueleto do polímero. Historicamente, o primeiro relatório sobre 
poliimidas foi feito por Bogert e Renshaw em 1908. No entanto, apenas no início da 
década de 1960 foi que as poliimidas foram introduzidas com sucesso como 
materiais poliméricos comerciais pela empresa DuPont. Desde aquela época, uma 
impressionante variedade de poliimidas foram sintetizadas. 
 
 
As poliimidas, cuja abreviação é PI, são polímeros de engenharia de alto 
desempenho. As PI são importantes, tanto cientificamente quanto comercialmente, 
sua combinação de excelentes propriedades, incluindo propriedades térmicas 
(considerado um termoplástico), termo-oxidativas, estabilidade, alta resistência 
mecânica (tenacidade), excelente propriedade dielétrica e alta resistência química. 
Portanto, apesar de sua dificuldade de processamento e alto custo, 
poliimidas são amplamente utilizadas. 
O principal fabricante de poliimida no mundo é a empresa americana 
DuPont, na forma de filme de PI, sob a marca registrada Kapton. 
Segue uma citação do site da DuPont, exemplificando os vários usos da 
poliimida: 
Por mais de 45 anos, o filme de Poliimida Kapton®, da DuPont™, tem sido 
usado como um material sem igual para projetos engenhosos, que vão 
desde roupas espaciais até smartphones. 
Diferente dos materiais concorrentes, o Kapton® pode ser revestido e 
laminado em ambos os lados com revestimentos de diferentes gramaturas. 
Pode ser metalizado, perfurado, colocado em formas, bem como laminado 
Figura 1: Cadeia da Poliimida. 
com adesivo epóxi ou acrílico, ou ainda revestido com Teflon®. O Kapton® 
pode ser ainda contracolado com ele mesmo, bem como com outros metais, 
diversos tipos de papéis e filmes. Como ele pode servir como a camada-
núcleo, também pode ser usado como preenchimento. Estas qualidades 
incluem condutividade ou resistência térmica e elétrica, resistência a 
printabilidade, receptividade laser, conformabilidade e pigmentação de cor. 
[...]O Kapton® tem permitido avanços contínuos em trens, aviões e 
automóveis. Ao mesmo tempo, por ser um filme altamente flexível ultra-fino, 
é também ideal para aplicações onde o tamanho e peso são essenciais, 
como microeletrônicos e dispositivos móveis. 
Juntamente com sua extrema versatilidade, o Kapton® proporciona 
durabilidade incomparável, oferecendo proteção contra calor extremo, frio 
(refrigeração / congelamento) extremo, e também contra radiação. 
O Kapton® tem habilitado todo tipo de coisa, desde capas de proteção 
individual contra fogo, até aceleradores lineares. Também protege contra 
muitos produtos químicos, gases e materiais estranhos, protegendo 
eletrônicos sensíveis em ambientes mais severos. Isto faz possível o 
desenvolvimento de projetos como o escudo de proteção solar do 
Telescópio Espacial James Webb, da NASA, e Reatores Nucleares 
Avançados. (DUPONT, 2018). 
 
As poliimidas são moldáveis e curáveis a altas temperaturas, são bem 
resistentes a tensões e impactos, com diversas aplicações no campo da engenharia. 
 
1.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS 
 Massa molar: 15000 a 60000 g/mol 
 Densidade: 1,27 a 1,42 g/cm3 
 Temperatura de transição vítrea (Tg): 233°C em curto tempo 
 Temperatura de fusão: em tomo de 540°C 
 Cristalinidade variável (apresenta características de cristalino e amorfo ) ; 
 Resistência à tensão na tração: 105 MPa 
 Temperatura de deflexão térmica (HDT) a 1,82 MPa: 200°C 
 Alongamento até a ruptura: 60% 
 Termoplástico ou termorrígido, amarelado e acastanhado (à chama toma-se 
marrom), translúcido, rígido e frágil. 
 
 
1.2 PROPRIEDADES GERAIS 
 Excelentes propriedades mecânicas, excelente tenacidade; 
 Excelente estabilidade dimensional e térmica (> 500°C); 
 Excelente resistência à oxidação; 
 Boa resistência química, no entanto são atacadas por alcalinos; 
 Excelente resistência ao desgaste; 
 Baixo coeficiente de fricção; 
 Auto-retardamento de chama; 
 Boas propriedades elétricas; 
 Opticamente escuro; 
 Baixa resistência às radiações; 
 Difícil processamento; 
 Propriedades dielétricas boas; 
 São considerados de alto custo dentro da classe dos plásticos de engenharia. 
 
2. MÉTODO DE OBTENÇÃO DE PI 
Vários métodos são possíveis para preparar poliimidas, entre eles a reação 
entre um dianidrido e uma diamina (o método mais usado); e a reação entre um 
dianidrido e um diisocianato. 
Os dianidridos utilizados como precursores destes materiais incluem o 
dianidrido piromelítico, o dianidrido benzoquinonetetracarboxílico e o dianidrido 
naftaleno tetracarboxílico. Centenas de diaminas e dianidridos foram examinadas 
para ajustar as propriedades físicas e especialmente as propriedades de 
processamento desses materiais. Esses materiais tendem a ser insolúveis e 
possuem altas temperaturas de amolecimento. 
 
3. APLICAÇÕES 
As poliimidas estão entre os polímeros com maior resistência ao calor e 
maior resistência química. 
 
Suas propriedades são tão incríveis que as poliimidas muitas vezes 
substituem vidro e aço em aplicações industriais. Constituem plásticos de alta 
temperatura, adesivos, dielétricos, placas de circuito impresso, adesivos, 
compósitos, isolantes elétricos, fotorresistentes, materiais ópticos não-lineares, 
materiais de membrana para separação, entre outros. 
 Além disso, as poliimidas são usadas em uma ampla variedade de 
aplicações, na indústria aeroespacial, naval, automobilística, de embalagens, 
defesa, elétrica e eletrônica. 
As PI estão presentes na estrutura e no chassis de carros assim como nos 
componentes do capô devido à sua resistência ao calor e aos lubrificantes, 
combustíveis e refrigerantes que podem ser corrosivos à estas peças. 
No dia-a-dia, encontramos as poliimidas em utensílios de cozinha que vão 
ao microondas e embalagens de alimentos, devido à sua estabilidade térmica e 
resistência à óleos, graxas e gorduras. 
Outra propriedade do polímero PI é o modo como esse material queima, o 
que o torna excelente no uso da indústria de construção e de transportes. Essa 
característica é interessante porque as poliimidas pegam fogo, porém logo a chama 
é extinguida, pois a sua cadeia molecular é capaz de bloquear o oxigênio 
necessário para a queima do material. 
Mais aplicações das poliimidas: 
 Isolantes em cabos flexíveis; 
 Camadas protetoras em sistemas eletroeletrônicos ; 
 Camadas de passivação em circuitos integrados; 
 Elementos de fixação em sistemas eletroeletrônicos; 
 Camadas de alinhamento/dielétricos em sistema de transmissões 
eletroeletrônicos; 
 Anéis de pistão; 
 Sedes de válvulas; 
 Camadas estruturais em micromecanismos em sistemas mecânicos ou 
eletroeletrônicos; 
 Partes de gerador e eixos; 
 Vernizes anticorrosivos. 
5. REFERÊNCIAS 
DUPONT KAPTON. Sumary of Properties. Disponível em: 
<http://www.dupont.com/content/dam/dupont/products-and-services/membranes-
and-films/polyimde-films/documents/DEC-Kapton-summary-of-properties.pdf>. 
Acesso em: 16 mai 2018. 
 
DUPONT. Disponível em: < http://www.dupont.com/products-and-
services/membranes-films/polyimide-films/brands/kapton-polyimide-film.html/ >. 
Acesso em: 31 jun 2018. 
 
HUANG, Lei. (Coord.) et al. Mechanical properties of polyimide coated optical fibers 
at elevated temperatures.Proc. SPIE 9702, Optical Fibers and Sensors for 
Medical Diagnostics and Treatment Applications XVI., São Francisco, mar. 2016. 
 
LIAW, Der-Jang. (Coord.) et al. Advanced polyimide materials: Syntheses, physical 
properties and applications. Progress in Polymer Science., Taiwan, v.7, n.7, p. 
907-974, jul 2012. 
 
POLYMER SCIENCE LEARNING CENTER. Polyimides. Disponível em: 
<http://www.pslc.ws/macrog/imide.htm>. Acesso em: 17 mai 2018. 
 
SARKAR, Anjana. Synthesis and Characterization of Polyamides, Polyimides 
and Polyesters Containing Flexibilizing Groups. 2005. 357 f. Tese – 
Departamento de Química, Universidade de Pune, Pune, 2005. 
 
SUGIMOTO, E. Applications of polyimide films to the electrical and electronic 
industries in Japan. IEEE Electrical Insulation Magazine., Tóquio, v.5, n.1, p. 15-
23, jan. 1989.