AULA 10 - MATERIAIS POLIMÉRICOS - PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

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AULA 10 - MATERIAIS POLIMÉRICOS 
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Nem tudo que nos cerca é Material Metálico, muito pelo contrário, estamos no nosso dia-a-dia em contato com plásticos, borrachas, materiais fibrosos, etc.
Nesta aula, você irá conhecer as definições, os conceitos básicos, as propriedades, e a classificação dos materiais poliméricos mais utilizados pela industria em geral.
Definições gerais de polímeros:
Monômero: Composto químico cuja polimerização irá gerar uma cadeia de polímero.
Homopolímero: Macromolécula derivada de um único tipo de monômero.
Copolímero: Macromolécula contendo dois ou mais tipos de monômeros em sua estrutura.
Termoplástico: Polímero que amolece e pode fluir quando aquecido. Quando resfriado, ele endurece e mantém a forma que lhe é imposta. O aquecimento e o resfriamento podem ser repetidos muitas vezes.
Termofixo: Polímero que não pode ser dissolvido ou aquecido até altas temperaturas deforma a permitir deformação contínua. Os termoplásticos se tornam termofixos através de crosslinks (ramificações).
Crosslink ou ramificações: Ligações químicas cruzadas entre cadeias de polímeros. Muitas cadeias podem se ligar uma nas outras formando uma rede de polímeros.
Grau de polimerização (DP): É o número de unidades monoméricas presentes na molécula do polímero.
Arquitetura molecular
Além do peso molecular médio, a arquitetura molecular do polímero e sua conformação molecular irão influenciar as propriedades do polímero e, portanto, devem ser entendidas.
Polímero Linear: Nos polímeros lineares, cada monômero é ligado somente a outros dois monômeros existindo a possibilidade de ramificações pequenas que são parte da estrutura do próprio monômero.
Exemplo: estireno e polimetilmetacrilato.
Polímero Ramificado: Nos polímeros ramificados, um monômero pode se ligar a mais de dois outros monômeros, sendo que as ramificações não são da estrutura do próprio monômero.
Exemplo: poliacetato de vinila e polietileno.
Polímero em Rede: Nos polímeros em rede – crosslink – as ramificações do polímero se interconectam formando um polímero com peso molecular infinito. Um polímero é considerado de peso molecular infinito quando seu valor é maior do que o peso molecular que os equipamentos de análise conseguem medir.
Nos polímeros em rede – crosslink – as ramificações do polímero se interconectam formando um polímero com peso molecular infinito. Um polímero é considerado de peso molecular infinito quando seu valor é maior do que o peso molecular que os equipamentos de análise conseguem medir.
Monômeros de Vinil-Cloreto. Cada molécula é insaturada, i.e., os átomos de carbono apresentam ligações covalente dupla entre si e não estão ligados ao número máximo de átomos (4).
Poli-Vinil-Cloreto (PVC). Cada ligação dupla fornece uma ligação para conectar com outro monômero, formando um polímero.
Formação dos polímeros
A forma e estrutura das macro-moléculas
Polímeros
Co-polímeros: Formados pela combinação de mais do que um tipo de mero. Maior diversidade de propriedades.
Polímeros termo-plásticos
Tornam-se macios e deformáveis quando aquecidos:
Característico de moléculas lineares ou ramificadas, mas não com ligações cruzadas.
Como as cadeias são ligadas apenas por forças de Van der Waals, essas ligações podem ser rompidas por ativação térmica, permitindo deslizamento das cadeias.
Temperaturas típicas na faixa de 100ºC.
Podem ser recicláveis.
Exemplo:
Polietileno, PVC, polipropileno, poliestireno, poliester (mylar), acrílicos, nylons, celulores, ABS, policarbonatos, fluor-plásticos (Teflon).
Polímeros termo-fixos
Ao contrário dos termo-plásticos, enrijecem com a temperatura e não se tornam novamente maleáveis:
Característico de polímeros formados por redes 3D e que se formam pelo método de crescimento passo a passo: cada etapa envolve uma reação química. A temperatura aumenta a taxa de reação e o processo é irreversível.
Exemplo: 
Poliuretano, fenois, epoxis, neoprene.
Aditivos
Carga: Para melhorar comportamento mecânico, estabilidade dimensional e térmica.
Ex. serragem, pó de vidro, areia...
Platificantes: Para aumentar a flexibilidade, ductibilidade e tenacidade.
Líquidos com baixa pressão de vapor e moléculas leves.
Estabilizantes: Para aumentar a resistência à ação de luz ultravioleta e oxidação.
Retardante de chama: Como a maior parte dos polímeros entra em combustão com facilidade, é necessário adicionar produtos para tentar inibir a reação de combustão.
Também temos como exemplo de aditivos os Corantes.
Vulcanização da borracha
Borracha natural é macia e pegajosa e tem pouca resistência à abrasão.
As propriedades podem ser substancialmente melhoradas através do processo de vulcanização.
Tipos de polímeros
Existe, no mercado, uma grande quantidade de tipos de polímeros, derivados de diferentes compostos químicos. Cada polímero é mais indicado para uma ou mais aplicações dependendo de suas propriedades físicas, mecânicas, elétricas, óticas, etc.
Os tipos de polímeros mais consumidos atualmente são os:
Poliesters, Poliuretanos, Polietilenos, Polipropilenos, Poliestirenos
Devido à sua grande produção e utilização, são chamados de polímeros commodities.
Outras classes de polímeros, como os poliacrilatos, policarbonatos e fluorpolímeros têm tido uso crescente.
Vários outros polímeros são fabricados em menor escala por terem uma aplicação muito específica ou devido ao seu custo ainda ser alto e, por isso, são chamados de plásticos de engenharia.
Termoplásticos:
Plásticos.
Mais encontrados no mercado.
Podem ser fundidos diversas vezes.
Alguns dissolvem-se em vários solventes.
Elastômeros:
Borrachas.
Classe intermediária entre os termoplásticos e termofixos.
Apresentam elasticidade.
Não sofrem fusão.
Difícil reciclagem.
Termofixos:
Rífidos e frágeis.
Estáveis a variação de temperatura.
Não sofrem mais fusão.
O aquecimento decompõe o polímero.
Difícil reciclagem.
Aplicações do polímero:
ABS: partes automotivas • Kevlar: roupas antichamas • Nylon: fibras, roupas, carpetes • PHEMA: rins artificiais • Poliacetato de vinila: revestimentos • Poli (ácido glicólico): uso medicinal na reconstituição de ossos e cartilagens • Poliacriloamida: lentes de contato • Policarbonato: lentes oftálmicas • Policloropreno: adesivos, freios, gaxetas • Polidimetil siloxano: detetores contra explosivos • Poliester: embalagens, filmes, roupas • Poliestireno: embalagens, utensílios domésticos, isolantes térmicos • Polietileno: embalagens, filmes, utensílios e peças diversas • Polietileno: tereftalato embalagens • Polimetil metacrilato: tintas, balcões, vitrais • Polipropileno: embalagens, utensílios, peças diversas, tapetes • Polisopreno: borrachas • Poliuretano: espumas, roupas isolantes • PVC: tubos e conexões • SBR: pneus, calçados, adesivos • Teflon: antiaderente
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