Materiais Poliméricos
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Materiais Poliméricos


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MATERIAIS POLIMÉRICOS
Allan Gomes, Andressa Dutra, Leonardo Martins, Márcio Barreto, Paulo Miranda, Raphael Porto e Thayane Rocha.
Universidade Federal do
Rio de Janeiro 
Sumário 
 
\u2039#\u203a
Contextualização
Características
Classificação
Propriedades Mecânicas 
Propriedades Térmicas 
Propriedades Elétricas
Produção
Aplicações
Referência Bibliográfica
1. CONTEXTUALIZAÇÃO
\u2039#\u203a
Os polímeros são macromoléculas compostas por muitas unidades de repetição denominadas meros, ligadas por ligações covalentes. 
1. CONTEXTUALIZAÇÃO
\u2039#\u203a
Desde a antiguidade existe a utilização de polímeros naturais (couro, lã, madeira, algodão).
No século XIX, se deu o desenvolvimento do processo de vulcanização da borracha natural.
Início do século XX, desenvolvimento do baquelite (resina fenólica).
Em 1920, conceito de macromoléculas proposto por Staudinger (prêmio Nobel de química, 1953).
Leo Baekeland (1863-1944)
2. CARACTERÍSTICAS
\u2039#\u203a
Moléculas dos polímeros: nos polímeros, as moléculas (macromoléculas) são constituídas por muitas unidades ou segmentos repetidos, que são chamadas meros. 
Monômero: molécula constituída por um único mero. 
Polímero: macromolécula constituída por vários meros. 
Polimerização: reações químicas intermoleculares pelas quais os monômeros são ligados, na forma de meros, à estrutura molecular da cadeia.
2. CARACTERÍSTICAS
\u2039#\u203a
Meros: São as unidades de repetição da cadeia polimérica.
Macromoléculas: São moléculas de elevada massa molar
Grau de Polimerização: O grau de polimerização consiste no número de meros que compõem uma macromolécula polimérica. Os polímeros comerciais possuem valores entre 700 e 800 de grau de polimerização.
2. CARACTERÍSTICAS
3. CLASSIFICAÇÃO
Origem do polímero
Natural
Normalmente apresentam estruturas de maior complexidade
Elastômeros
Podem ser naturais ou obtidos sinteticamente. 
 
3. CLASSIFICAÇÃO
Origem do polímero
Sintéticos
PET
Reação de polimerização: método de preparação do polímero 
Polímeros de condensação (polimerização em etapas)
Polímeros de adição (polimerização em cadeia)
Poliuretanos
3. CLASSIFICAÇÃO
3. CLASSIFICAÇÃO
Forma da cadeia 
Polímeros lineares: cadeias sem ramificações;;
Polímeros ramificados: cadeias apresentam ramificações com maior ou menor complexidade;
Polímeros reticulados: cadeias apresentam ligações cruzadas
Polímeros em rede: possuem três ligações covalentes ativas ou muitas ligações cruzadas, propriedades mecânicas e térmicas distintas.
 
 
linear
ramificado
3. CLASSIFICAÇÃO
reticulado
em rede
3. CLASSIFICAÇÃO
Variedade de meros da cadeia polimérica
Homopolímeros: apresentam apenas um tipo de mero;
Copolímeros: apresentam mais de um tipo de mero
Alternado -> unidades mero alternam posições na cadeia
Em bloco -> mero idênticos aglomerados em blocos ao longo da cadeia
Por enxerto -> blocos de um tipo de monômero encontram-se \u201cpendurados\u201d no bloco formado pelo outro tipo de monômero
 
 
3. CLASSIFICAÇÃO
3. CLASSIFICAÇÃO
Configuração molecular
Encadeamento das unidades monoméricas
Cabeça-cauda;
Cabeça-cabeça;
Cauda-cauda;
Mista.
 
 
3. CLASSIFICAÇÃO
Configuração molecular
Estereoisomerismo Isomerismo geométrico
 
 
isotático
Sidiotático
Atático
cis-poli-isopropeno
trans-poli-isopropeno
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Propriedades mecânicas especificadas através dos mesmos parâmetros usados nos metais:
Módulo de elasticidade;
Limite de resistência à tração;
Resistência ao impacto;
Resistência à fadiga.
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Principal forma de avaliação das propriedades mecânicas: ensaio de tração.
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Características mecânicas são sensíveis à:
Taxa de deformação;
Temperatura do ambiente;
Natureza química do ambiente:
Presença de água;
Oxigênio;
Solventes orgânicos;
Etc.
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Curva tensão versus deformação e os principais grupos de materiais poliméricos de acordo com o seu comportamento mecânico até a ruptura.
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Plásticos rígidos: PS, PMMA, PC, PET, PA, POM, PVC rígido.
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Plásticos flexíveis: PEAD, PEBD, PP;
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Elastômeros: borracha natural, neoprene, polibutadieno, NBR, SBR.
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Ductibilidade e Módulo de elasticidade (no caso de polímeros, módulo de tração ou somente módulo):
determinados da mesma maneira que para os metais.
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Polímeros plásticos (curva B):
Limite de escoamento: tomado como um valor máximo na curva, ocorre imediatamente após o término da região elástica linear.
A tensão nesse ponto máximo é o limite de escoamento (\u3c31).
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Limite de resistência à tração (LRT): nível de tensão no qual a fratura ocorre.
LRT pode ser maior ou menor do que \u3c31.
Resistência desses polímeros plásticos: limite de resistência à tração.
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
\u2039#\u203a
POLÍMEROS
METAIS
MÓDULO
Variam desde7 MPa(altamente elásticos) até4 GPa(polímeros muito rígidos)
De48 a 410 GPa
LRT
Daordem de100 MPa
Algumas ligas metálicas alcançam4100 MPa
ALONGAMENTO
podem experimentar alongamentos deaté 1000%(polímeros muito elásticos)
raramente se alongam alémde 100%
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u201c
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Características mecânicas dos polímeros são muito mais sensíveis a mudanças de temperatura na vizinhança.
Comportamento tensão deformação para o polimetil metacrilato (Plexiglas) a várias temperaturas.
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Aumento da temperatura produz:
Diminuição do módulo de elasticidade;
Redução do limite de resistência à tração;
Melhora da ductilidade:
Em 4oC o material é totalmente frágil, enquanto uma deformação plástica considerável é obtida a partir de 50oC.
Comportamento tensão deformação para o polimetil metacrilato (Plexiglas) a várias temperaturas.
4. PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2039#\u203a
Diminuição na taxa de deformação \u2192 material se torna mais mole e mais dúctil (mesma influência que o aumento na temperatura);
LRT \u2192 aumenta em função do aumento do peso molecular:
Aumento no número de embaraços e entrelaces na cadeia.
5. PROPRIEDADES TÉRMICAS
\u2039#\u203a
Termorrígidos:
Cadeias com ligações cruzadas;
Não podem ser fundidos;
Rígidos e frágeis, estáveis a variação de temperatura.
5. PROPRIEDADES TÉRMICAS
\u2039#\u203a
Termoplásticos:
Cadeias predominantemente lineares;
Podem ser fundidos diversas vezes;
Capacidade de escoamento.
5. PROPRIEDADES TÉRMICAS
\u2039#\u203a
Transições Térmicas:
Transição vítrea;
Fusão cristalina;
Cristalização.
Sólido
C r i s t a l i z a ç ã o 
Tg
Borrachoso
Tf
Fluidoviscoso
5. PROPRIEDADES TÉRMICAS
\u2039#\u203a
Transição Vítrea:
Ocorre nos polímeros amorfos;
Grande influência no comportamento mecânico.
5. PROPRIEDADES TÉRMICAS
\u2039#\u203a
Transição Vítrea:
Forças intermoleculares \u201cseguram\u201d as cadeias, impedindo seu deslocamento 
Forças intermoleculares enfraquecem quando o material é aquecido; translação das moléculas. 
Força agindo sobre o material
5. PROPRIEDADES TÉRMICAS
\u2039#\u203a
Fusão Cristalina:
Elevada energia do sistema;
Alteração da estrutura regular.
CRISTAIS/ ESFERULITOS
CRISTAIS FUNDIDOS
5. PROPRIEDADES TÉRMICAS
\u2039#\u203a
TRANSIÇÃO VÍTREA
Polímero amorfo rígido torna-se flexível e elástico ao ser aquecido acima da Tg
Material torna -se gradativamente mais viscoso, até passar a se comportar como uma borracha
FUSÃO
Estrutura cristalina se desmancha e se torna amorfa
5. PROPRIEDADES TÉRMICAS
\u2039#\u203a
Cristalização:
Isotérmica;
Dinâmica.
Tempo
5. PROPRIEDADES TÉRMICAS
\u2039#\u203a
Influência da Estrutura Química:
Polietileno adipato \u2013 PEA
Tg= - 46ºC 
Tm= 50ºC
Polietileno Tereftalato \u2013 PET
Tg= 69ºC
Tm=265ºC
comprimento do grupo lateral
Temperatura de transição vítrea
5. PROPRIEDADES TÉRMICAS
\u2039#\u203a
Dilatação